可移动式均布荷载模拟装置的制作方法

可移动式均布荷载模拟装置
1.技术领域：
2.本实用新型涉及一种可移动式均布荷载模拟装置。
3.

背景技术：

4.为了解实际土木工程结构或构件在真实受力状态下的物理、力学性能变化情况，往往需要对结构或构件进行有效的受力模拟。均布荷载作用是大部分土木工程结构或构件主要受力工况，比如关于住宅、宿舍、书库等民用建筑楼面和工业厂房堆放较多原料或成品较重的区域，我国《建筑结构荷载规范》（gb 50009
‑
2012）均建议按实际情况或均布荷载考虑。此外，现有建筑结构受弯构件的正常使用极限状态大多采用静载检验，而对于改造加固后的结构往往也需要进行静力加载试验以评估加固效果。
5.现有均布荷载的模拟大多采用堆载方式，即利用一些重物（沙包、铁块等）层叠堆放于被加载试件上，但该加载方式存在一定缺点，如加载重物本身的不均匀性、堆载位置的不准确，使得测试构件受力不均匀，无法真正体现均布荷载的受力状态。同时堆载量较大时堆、卸载需要耗费大量人力和时间。另外，已有公开的模拟均布荷载的加载装置存在一定局限性，比如荷载分配钢板通过垫板和螺钉安装在试件上时，需要事先在试件上凿出若干个贯穿洞以便插入螺钉来固定住荷载分配钢板，人为破坏了待检测结构，还造成孔洞处的应力集中，产生附加的不利影响。特别是需要对荷载分配钢板的位置进行调整时，又需凿出若干安装孔洞，扩大了试件的损伤。此外，现有装置难以灵活地对荷载分配钢板的位置进行快速、准确的调整，本身还具有一定的重量，可能造成试件在正式施加荷载前就已经存在微裂缝或其他损伤。
6.综上所述，现有模拟均布荷载的加载装置存在试验效率低、准确度不高、耗时耗力、安全性低、灵活性差、对试件的破坏较大、加载垫板不能和试件共同变形等缺点。因此，如何对结构或构件进行准确、合理有效的均布荷载模拟，是工程检测从业人员亟需面对的问题。
7.

技术实现要素：

8.本实用新型针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可移动式均布荷载模拟装置，不仅设计合理，而且使用方便、灵活，能较好地模拟均布荷载。
9.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种可移动式均布荷载模拟装置，包括用于与加载装置相连接的横向分配梁和设于横向分配梁下方的一对纵向分配梁，所述横向分配梁上滑动连接有一对横向移动件，每个横向移动件的下端与位于同侧的纵向分配梁的顶部相连接；所述纵向分配梁滑动连接有一对纵向移动件，每个纵向移动件的下方设有用于与待测试件相连接的加载垫板，所述加载垫板的顶部与一万向柱的下端相铰接，所述万向柱的上端与纵向移动件的底部相连接。
10.进一步的，所述横向移动件与纵向移动件的底部均固连有竖向连接柱；所述纵向分配梁的顶部水平设有圆柱体状的滚动件，所述滚动件的外周侧面与横向移动件底部的竖向连接柱的底面相接触，实现滚动连接；所述万向柱的顶面设有球铰，所述纵向移动件底部
的竖向连接柱的底面与球铰相接触，实现滚动连接。
11.进一步的，所述横向移动件与纵向移动件均包括相平行的上移动钢垫板和下移动钢垫板，所述上移动钢垫板和下移动钢垫板的四周之间经由竖向连接螺柱与螺母相配合实现锁紧，上移动钢垫板与下移动钢垫板之间形成用于滑动连接的滑动通孔，所述下移动钢垫板的底面中部与竖向连接柱的顶部固定连接。
12.进一步的，所述纵向分配梁的顶面中部设有用于容置滚动件的容置凹槽。
13.进一步的，所述加载垫板的顶面设有u型状的铰接部，所述万向柱的下端伸入铰接部内侧并通过水平设置的铰接螺栓与铰接部相铰接。
14.进一步的，所述铰接螺栓上螺接有用于将铰接螺栓与铰接部锁紧固定的锁紧螺帽。
15.进一步的，所述横向分配梁和纵向分配梁均采用工字梁。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：
17.（1）横向移动件和纵向移动件可在各自的分配梁上自由移动，因此整个装置及荷载分配钢板可以在平面内进行快速伸缩，满足不同尺寸试件及不同荷载施加点的需求，解决了现有技术中加载垫板的位置无法随加载部位而灵活改变的问题；
18.（2）加载垫板可进行180度旋转，使得整个装置可以和试件协同变形，且始终保持竖直，解决了现有技术中因加载垫板的晃动或变形而使整个装置倾斜，以及荷载模拟装置不能和试件协同变形等问题。
19.附图说明：
20.图1是本实用新型实施例的立体构造示意图；
21.图2是本实用新型实施例的左视构造示意图；
22.图3是本实用新型实施例的使用状态主视图。
23.图中：
[0024]1‑
加载垫板；2
‑
铰接螺栓；3
‑
万向柱；4
‑
球铰；5
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竖向连接柱；6
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上移动钢垫板；7
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滚动件；8
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连接螺柱；9
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横向分配梁；10
‑
反力架；11
‑
电液伺服压力机；12
‑
纵向分配梁；13
‑
横向移动件；14
‑
纵向移动件；15
‑
下移动钢垫板；16
‑
铰接部。
[0025]
具体实施方式:
[0026]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
[0027]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语
“ꢀ
纵向”、
“ꢀ
横向”、
“ꢀ
上”、
“ꢀ
下”、
“ꢀ
前”、
“ꢀ
后”、
“ꢀ
左”、
“ꢀ
右”、
“ꢀ
竖直”、
“ꢀ
水平”、
“ꢀ
顶”、
“ꢀ
底”、
“ꢀ
内”、
“ꢀ
外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0028]
如图1～3所示，本实用新型一种可移动式均布荷载模拟装置，包括用于与加载装置相连接的横向分配梁9和设于横向分配梁9两端下方的一对纵向分配梁12（即两个纵向分配梁），所述横向分配梁9上滑动连接有一对横向移动件13（即两个横向移动件），两个横向移动件13与两个纵向分配梁12的位置相对应，每个横向移动件13的下端与位于同侧的纵向分配梁12的顶部相连接；所述纵向分配梁12滑动连接有一对纵向移动件14（即两个纵向移动件），每个纵向移动件14的下方均设有用于与待测试件相连接的加载垫板1，所述加载垫
板1的顶部与一万向柱3的下端相铰接，所述万向柱3的上端与纵向移动件14的底部相连接。横向移动件13和纵向移动件14可在各自的分配梁上自由移动，因此整个装置及荷载分配钢板可以在平面内进行快速伸缩，满足不同尺寸试件及不同荷载施加点的需求；加载垫板1可在法线平面内进行180度旋转，使得整个装置可以和试件协同变形，且始终保持竖直，解决了现有技术中因加载垫板的晃动或变形而使整个装置倾斜，以及荷载模拟装置不能和试件协同变形等问题。
[0029]
本实施例中，所述横向移动件13与纵向移动件14的底部均固连有竖向连接柱5；所述纵向分配梁12的顶部水平设有圆柱体状的滚动件7，所述滚动件7的外周侧面与横向移动件13底部的竖向连接柱5的底面相接触，实现竖向连接柱与滚动件滚动连接；所述万向柱3的顶面设有球铰4，所述纵向移动件14底部的竖向连接柱5的底面与球铰4相接触，实现滚动连接，球铰可绕任意方向转动。
[0030]
本实施例中，所述横向移动件12与纵向移动件13均包括相平行的上移动钢垫板6和下移动钢垫板15，上移动钢垫板和下移动钢垫板分别位于分配梁的上、下两侧，所述上移动钢垫板6和下移动钢垫板15的四周之间均由竖向连接螺柱8与螺母相配合实现锁紧，上移动钢垫板6与下移动钢垫板15之间形成用于与分配梁滑动连接的滑动通孔，所述下移动钢垫板15的底面中部与竖向连接柱5的顶部固定连接。当需要实现横向移动件或纵向移动件移动时，只需旋松连接螺柱与螺母，即可进行移动。
[0031]
本实施例中，所述纵向分配梁12的顶面中部设有用于容置滚动件7的容置凹槽，容置凹槽与滚动件均沿纵向延伸设置。滚动件安装在容置凹槽内，以此固定住滚动件，不让其发生移动。
[0032]
本实施例中，所述加载垫板1的顶面设有u型状的铰接部16，所述万向柱3的下端伸入铰接部16内侧并通过水平设置的铰接螺栓2与铰接部16相铰接，即加载垫板可在法线平面内进行180度旋转。
[0033]
本实施例中，为了对加载垫板旋转后进行锁紧固定，所述铰接螺栓2上螺接有用于将铰接螺栓与铰接部锁紧固定的锁紧螺帽。
[0034]
本实施例中，所述横向分配梁9和纵向分配梁12均采用工字梁。
[0035]
本实施例中，当要模拟的均布荷载在不同尺寸试件上时，加载垫板1的位置需要改变，此时可通过改变横、纵分配梁上的上、下移动钢垫板的位置或者更换不同尺寸大小的加载垫板来满足不同加载部位的需求。
[0036]
本实施例中，所述加载装置可采用电液伺服压力机11，电液伺服压力机11固定在平坦地面上，并将伺服机的加载部位准确放置在横向分配梁的中部。
[0037]
具体实施过程，该装置包括有1根横向分配梁、2根纵向分配梁、6个移动件（2个横向移动件 4个纵向移动件）及配套的竖向连接柱、4根顶部带有球铰的万向柱和4个正方形的加载垫板，使用时：首先，根据待测试件的几何尺寸及加载部位需求确定4个加载垫板1的位置，再将4根万向柱3的下端通过铰接螺栓2与加载垫板1的铰接部相铰接；接着，对2根纵向分配梁12上的纵向移动件14进行移动，至合适距离后，将纵向移动件14底部的竖向连接柱5放置在万向柱3上的球铰4上，再对横向分配梁9上的横向移动件13进行移动，至合适距离后，将横向移动件13底部的竖向连接件5放置在纵向分配梁12上的滚动件7上；最后，将电液伺服压力机11固定在平坦地面上，电液伺服压力机11的加载部位准确放置在横向分配梁
9的中部。通过上述方式，实现待测试件的荷载由两级可伸缩工字型分配梁、4个万向柱及可旋转的加载垫板进行静力传递，而电液伺服压力机的加、卸载及力大小则由控制器操控和读取。
[0038]
实施例：将该装置应用于实验室钢筋混凝土（rc）双向板的均布荷载加载模拟，但本实用新型的实施方式不限于此：
[0039]
采用了实验室的反力架10和电液伺服压力机11，但二者不属于装置的一部分。使用时：首先，将rc双向板及用于支撑双向板的墩子放置在平整地面，把板面打磨平整并清理干净，再根据双向板尺寸大小及加载部位需求确定4个加载垫板1的位置；随后将4个万向柱3竖直固定在加载垫板1的铰接螺栓2上，用锁紧螺帽拧紧固定，再对2根纵向分配梁9上的纵向移动件12进行移动，至合适距离后拧紧连接螺柱8并放置在万向柱3上的球铰4上，再对横向分配梁9上的横向移动件13进行移动，至合适距离后拧紧连接螺柱8并放置在纵向分配梁12上的滚动件7上；最后再将电液伺服压力机11及反力架10固定在平坦地面上，并将伺服机11的加载部位准确放置在横向分配梁9的中部。双向板的荷载由两级可伸缩的工字型分配梁、4个万向柱3及可旋转的加载垫板1实现静力传递。电液伺服压力机11的加、卸载及力大小可由控制器操控和读取。本实施例中电液伺服压力机在使用过程中不计入加载装置的自重，还能手动控制加、卸载，过程更加精准便捷，解决了因加载装置自重而造成试件在正式加载前就已经存在微裂缝或其他损伤的问题，导致试验结果不准确。
[0040]
本实用新型的优点在于：横向及纵向工字型分配梁上的移动件可在各自方向上进行移动、固定，因此整个装置及荷载分配钢板可在平面内进行快速、任意的伸缩，满足不同尺寸试件及不同荷载施加点的加载需求，解决了现有技术中加载垫板的位置无法随加载部位而灵活改变的问题。4个可旋转的加载垫板能够在法线平面内进行180度旋转，使得整个加载装置可以和试件协同变形，并始终保持竖直，解决了现有技术中因加载垫板的晃动或变形而使整个装置倾斜，以及加载装置不能和试件协同变形的问题。本实用新型可用于实验室模拟均布荷载加载、实际工程中的楼板静载试验等，能较好地模拟均布荷载。
[0041]
本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
[0042]
另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
[0043]
本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
[0044]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。