[发明专利]畸变荷载下钢箱梁结构的实验加载装置及其加载方法

说明书

本发明提供了畸变荷载下钢箱梁结构的实验加载装置及其加载方法。所述实验加载装置包括：液压伺服加载组、力分解组件、刚性梁、载荷板、实验钢箱梁、千斤顶、支架、支座等。液压伺服加载组水平放置，两侧并行同时加载。刚性梁位于液压伺服加载组和力分解组件间。加载过程中，合力需通过实验钢箱梁的畸变中心。力分解组件包括：正交分解板、滚轴和滚筒等，其可将水平加载力正交分解为沿箱梁各板元的切向分力。载荷板承受滚筒垂直挤压力，通过与实验钢箱梁间角焊缝传递畸变荷载分量。此加载方案设计有效消除偏心载荷中弯曲和扭转载荷分量，直接得到箱梁截面畸变变形及应力分量。

技术领域

本发明属于钢结构设计领域，特别涉及一种畸变荷载下钢箱梁结构的实验加载装置。

背景技术

随着国家工业化进程不断加快，钢箱梁结构广泛应用于桥梁、公路等民生基础设施建设。偏心载荷作用下，箱梁除发生弯曲、扭转变形外，因几何结构可变性，梁截面还存在横向挠曲变形，即畸变变形。已有文献表明：针对跨度为30m的箱梁，当壁厚与梁高比为0.1时，由畸变和扭转产生的纵向翘曲应力可达弯曲正应力的23～27％，而畸变横向挠曲应力可达与弯曲正应力同一数量级水平，因此必须对箱梁截面畸变效应给予一定重视。

实际工程中，常采用一放大折算系数来计及偏心载荷中畸变分量引起的变形及应力。此折算系数法属经验设计法，计算误差较大，未系统考虑外载荷、约束及箱梁内部结构等因素对畸变荷载分量造成的影响。

因此，本技术领域迫切需要一种可直接提取偏心载荷下钢箱梁截面畸变变形及应力的实验方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种畸变荷载下钢箱梁结构的实验加载装置及其加载方法，从而直接精确得到偏心载荷下钢箱梁截面畸变变形及应力，以克服折算系数法在实际工程应用中的不足。

在一方面，本发明提供了一种畸变荷载下钢箱梁结构的实验加载装置，其特征在于：包括液压伺服加载组、力分解组件、刚性梁、载荷板、实验钢箱梁、千斤顶、支架、支座等。

所述液压伺服加载组水平放置，两侧并行同时加载。

所述刚性梁位于所述液压伺服加载组和所述力分解组件间。加载过程中，合力需通过所述实验钢箱梁的畸变中心。

所述力分解组件包括：正交分解板、滚轴和滚筒等，其可将水平加载力正交分解为沿箱梁各板元的切向分力。

所述载荷板承受所述滚筒垂直挤压力，通过与所述实验钢箱梁间角焊缝传递畸变荷载分量。

在另一方面，本发明还提供了一种畸变荷载下钢箱梁结构的实验加载方法，其包括下述步骤：

(1)预备权利要求1-5任一项所述的畸变荷载下钢箱梁结构的实验加载装置，其中液压伺服加载组(110)水平放置；

(2)在所述液压伺服加载组(110)的两侧并行同时加载，包括：

在加载过程中,合力通过实验钢箱梁(150)的畸变中心；

通过调整千斤顶(160)，使得液压伺服加载组(110)、力分解组件(120)、刚性梁(130)及实验钢箱梁(150)的截面中心处于同一高度，以避免由高差产生的扭转变形；

四块载荷板(140)呈中心对称，加载时两侧滚筒(253)应与四块载荷板(140)同时接触，以提高实验测量精度、减小误差；

使载荷板(140)承受滚筒(253)垂直挤压力，通过与所述实验钢箱梁(150)间角焊缝(341)传递畸变荷载分量；

加载过程中，应实时监测实验钢箱梁(150)的畸变中心侧移量，从而有效控制两侧液压伺服加载组(110)的推进速度与加载力。

上述加载方法，还可包括：