[发明专利]一种用于平面内蜂窝钢拱承载力的检测装置及其检测方法

权利要求书

1.一种用于平面内蜂窝钢拱承载力的检测装置，其特征在于：包括用于支撑的工作台、一对用于固定蜂窝钢拱(7)的固定单元、向蜂窝钢拱(7)施加竖向载荷的竖向加载单元以及检测单元，

所述工作台包括台面(1)、龙门架(3)和若干支脚(2)，所述台面(1)水平设置于所述支脚(2)上；所述龙门架(3)固装于所述台面(1)上，并在所述龙门架(3)的两竖向立柱之间对称安装一对所述固定单元；

所述固定单元包括固定座(5)和安装架(6)，所述固定座(5)的底部与所述台面(1)固连，所述固定座(5)内转动连接有安装架(6)，所述安装架(6)之间安装有蜂窝钢拱(7)；

所述竖向加载单元包括千斤顶(12)和压力传感器(13)，所述千斤顶(12)竖直悬装于所述龙门架(3)的横梁上，并且所述千斤顶(12)的伸缩端配装压力传感器(13)，且所述压力传感器(13)的检测头接触所述蜂窝钢拱(7)顶部，用于测量所述千斤顶(12)向所述蜂窝钢拱(7)施加的竖向载荷的大小；

所述检测单元包括一对用于测量安装架(6)沉降情况的沉降位移测试机构(4)、用于测量所述蜂窝钢拱(7)竖向位移的竖向位移测量机构、若干用来监测蜂窝钢拱(7)开口处应变变化情况的应变计以及用于收集并处理测试数据的数据采集仪(16)，所述沉降位移测试机构包括千分表(46)和千分表固定座，所述千分表(46)通过所述千分表固定座设置在所述龙门架(3)的竖向立柱内侧，并且所述千分表(46)的检测头抵触所述安装架(6)；所述竖向位移测量机构包括可伸缩的支撑机构(14)和位移传感器(15)，所述支撑机构(14)的底部与所述台面(1)固接，所述支撑机构(14)的顶部安装所述位移传感器(15)，并且所述位移传感器(15)的检测头接触所述蜂窝钢拱(7)的底部；在所述蜂窝钢拱(7)外部和内部均设置有所述应变计；所述压力传感器(13)的信号输出端、所述千分表(46)的信号输出端、所述位移传感器的信号输出端均与所述数据采集仪(16)的信号输入端电连接或信号连接。

2.如权利要求1所述的一种用于平面内蜂窝钢拱承载力的检测装置，其特征在于：所述千分表固定座包括安装座(41)、丝杆(42)、滑块(43)以及安装板(45)，所述安装座(41)固定在龙门架(3)竖向立柱内部，所述安装座(41)的内部转动连接有丝杆(42)，所述丝杆(42)沿所述竖向立柱轴向布置，且所述丝杆(42)沿其轴向设有两段外螺纹，且每段外螺纹均螺纹连接一滑块(43)，所述滑块(43)与所述连杆(44)的第一端铰接，所述连杆(44)的第二端共同铰接在所述安装板(45)上，所述安装板(45)面向安装架(6)的侧面安装有千分表(46)。

3.根据权利要求2所述的一种用于平面内蜂窝钢拱承载力的检测装置，其特征在于，所述丝杆(42)的两段外螺纹旋向相反，所述丝杆(42)贯穿所述安装座(41)，并在其中一端部固装有旋钮(47)。

4.根据权利要求3所述的一种用于平面内蜂窝钢拱承载力的检测装置，其特征在于：所述应变计包括第一应变计(9)和第二应变计(10)，其中所述蜂窝钢拱(7)的内、外表面均安装有第二应变计(10)，所述蜂窝钢拱(7)的内部开设有蜂窝孔(8)，所述蜂窝孔(8)的内部安装有第一应变计(9)。

5.根据权利要求4所述的一种用于平面内蜂窝钢拱承载力的检测装置，其特征在于：所述台面(1)上安装有若干块限位板(11)，所述限位板(11)两两一对，分别设置于蜂窝钢拱(7)两侧，用于限制蜂窝钢拱(7)的平面外位移。

6.根据权利要求5所述的一种用于平面内蜂窝钢拱承载力的检测装置，其特征在于，所述支撑机构(14)包括套筒(141)、活动杆(142)和锁紧螺栓(143)，所述套筒(141)的底部与所述台面(1)顶部固连，所述套筒(141)的内部滑动连接有活动杆(142)，所述套筒(141)的侧面安装有锁紧螺栓(143)，所述套筒(141)和活动杆(142)通过锁紧螺栓(143)固定；所述活动杆(142)的顶端固装所述位移传感器(15)，且所述位移传感器(15)的检测头抵触所述蜂窝钢拱(7)跨中位置的底部。

7.采用如权利要求6所述的用于平面内蜂窝钢拱承载力的检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据蜂窝钢拱(7)的规格调整两个固定座(5)之间的距离和安装架(6)的角度，将蜂窝钢拱(7)安装在安装架(6)上，通过螺栓将限位板(11)固定在蜂窝钢拱(7)的两侧，限制蜂窝钢拱(7)的平面外位移，随后将第一应变计(9)安装在蜂窝钢拱(7)的蜂窝孔(8)内，第二应变计(10)安装在蜂窝钢拱(7)的内、外表面，随后拉动活动杆(142)，活动杆(142)带动位移传感器(15)向上使位移传感器(15)的检测轴接触蜂窝钢拱(7)跨中位置的底部；

S2：启动千斤顶(12)，千斤顶(12)的伸缩轴带动压力传感器(13)向下与蜂窝钢拱(7)跨中位置的顶面接触，施加竖向集中荷载，压力传感器(13)获取施加荷载数值，分级施加，每级荷载施加完成后，稳定一段时间直至蜂窝钢拱(7)的变形和应变充分发展，蜂窝钢拱(7)的底部设置一个位移传感器(15)，获取竖向挠度，第二应变计(10)沿蜂窝钢拱(7)轴向布设在蜂窝钢拱(7)的表面，在蜂窝孔(8)内设置第一应变计(9)，第一应变计(9)和第二应变计(10)的数量均为四组，用来监测开口处的应变变化情况，在两个安装架(6)处设置两个千分表(46)，每施加一级荷载记录一次数据，监测安装架(6)的沉降情况，安装架(6)为铰接，限制了三个方向的平动，仅绕着固定座(5)发生转动；

S3：检测的力、位移、应变数据均由数据采集仪(16)记录，直至试件丧失承载能力，最后将数据采集仪(16)采集的数据进行处理，获得跨中载荷位移曲线，得到极限荷载。