一种混凝土构件抗扭性能实验方法与流程

1.本发明属于混凝土构件性能试验的技术领域，更具体地，涉及一种混凝土构件抗扭性能实验方法。


背景技术：

2.在实际工程结构中，混凝土构件除了承受轴力和弯矩外，时常会受到扭矩的作用，在抗震设防地区还不可避免的会受到反复扭矩的作用，因此确保混凝土构件的抗扭性能是保证其结构安全性的重要一环。
3.在公开号为cn107101872a的中国发明专利中，公开了一种钢筋混凝土梁抗扭试验装置，包括扭转支座、固定支座、安装有位移采集单元的加载单元；扭转支座包括第一架体、放置在第一架体内的铰支座、传力单元、工字钢，传力单元与铰支座连接、并上下对称地固定工字钢的一端；固定支座包括第二架体、固定钢块，固定钢块上下对称地活动放置在第二架体内；加载单元固定在扭转支座的第一架体的延长部上、位于工字钢另一端的下部；钢筋混凝土梁试件的一端放置在铰支座的中部、另一端固定在固定支座的固定钢块之间。
4.上述相关技术中的钢筋混凝土梁抗扭试验装置，其结构复杂，易对组装、运输及使用造成不便；且难以针对不同规格的混凝土构件进行试验。


技术实现要素：

5.本发明为克服上述现有技术结构复杂，普适性欠佳的问题，提供一种混凝土构件抗扭性能实验方法，其具有实验方便快捷，且能够针对多种规格的混凝土构件进行试验的效果。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
7.本发明提供一种混凝土构件抗扭性能实验方法，包括如下步骤：
8.s1.根据待测混凝土构件的尺寸，调整第一夹板与第二夹板之间的间隔距离、第三夹板与第四夹板之间的间隔距离，直至待测混凝土构件的两个端部能够分别放入第一夹板与第二夹板之间、第三夹板与第四夹板之间；
9.s2.将待测混凝土构件的一端放置于第一夹板与第二夹板之间，另一端放置于第三夹板与第四夹板之间，再减小第一夹板与第二夹板、第三夹板与第四夹板之间的距离，直至第一夹板与第二夹板、第三夹板与第四夹板将待测混凝土构件的两端夹紧，再将第一夹板、第二夹板、第三夹板、第四夹板固定在当前位置处至待测混凝土构件被稳定夹持；
10.s3.预估待测混凝土所能承受的扭矩大小及作动器的输出量程，确定作动器的安装位置，再将作动器安装于安装位置处，即可开始实验；
11.s4.启动作动器，混凝土构件轴向转动，采集混凝土构件在转动过程中所受的垂直方向的荷载数据。
12.本发明中的机架，用于支撑、安装本发明中的其余组件，第一夹板与第二夹板夹持混凝土构件的一端，第三夹板与第四夹板夹持混凝土构件的另一端，而第一夹板、第二夹板
之间的间距可调，第三夹板、第四夹板之间的间距可调，从而实现夹持不同规格的混凝土构件；通过在机架上设置侧夹板、第一夹板、第二夹板、第三夹板、第四夹板及驱动机构，即可对混凝土构件进行扭矩实验，部件精简，便于操作、运输及组装，且第一夹板、第二夹板之间的间距，第三夹板、第四夹板之间的间距皆可调，从而实现了能够对不同规格的混凝土构件进行实验。
13.进一步的，实验所用设备包括机架，所述机架的一端设置有可转动的侧夹板，所述侧夹板上安装有间距可调节的第一夹板及第二夹板；所述机架的另一端设置有间距可调节的第三夹板及第四夹板，所述第三夹板固定安装于机架上，所述第四夹板可活动安装于第三夹板上；所述机架上还安装有驱动侧夹板转动的驱动机构。
14.进一步的，所述第一夹板与第二夹板通过若干可拆卸的锁紧件相连接。
15.进一步的，还包括底板，所述底板的一端与第一夹板固定连接，另一端穿过第二夹板。
16.进一步的，所述底板靠近侧夹板的侧壁上开设有条槽，所述侧夹板上安装有若干支撑杆，所述支撑杆可活动穿设于条槽中。
17.进一步的，所述驱动机构包括作动器及力臂杆，所述作动器可活动安装于机架上，所述力臂杆与第一夹板或第二夹板相连接，所述作动器的输出轴可活动铰接在力臂杆上。
18.进一步的，所述力臂杆的一端开设有凹槽，所述第二夹板上固定设置有与凹槽卡接的凸块。
19.进一步的，还包括用于承托混凝土构件的支座，所述支座可活动安装在机架上，所述第三夹板及第四夹板位于支座的上方。
20.进一步的，还包括转轴支架及旋转轴，所述转轴支架可活动设置于机架靠近侧夹板的位置处，所述旋转轴的一端转动设置在转动支架上，另一端与侧夹板固定连接。
21.进一步的，所述机架上可活动安装有承载板，所述转轴支架固定安装在承载板的顶部，所述承载板的底部设置有加强筋，所述加强筋一端与承载板的底部固接，另一端可活动安装在机架上。
22.与现有技术相比，有益效果是：
23.1.通过在机架上设置侧夹板、第一夹板、第二夹板、第三夹板、第四夹板及驱动机构，即可对混凝土构件进行扭矩实验，部件精简，便于操作、运输及组装，且第一夹板、第二夹板之间的间距，第三夹板、第四夹板之间的间距皆可调，从而实现了能够对不同规格的混凝土构件进行实验；
24.2.通过设置底板，底板承担了一部分混凝土构件的重量，减少了第一夹板、第二夹板夹持混凝土构件时承受的载荷，从而降低了第一夹板。第二夹板损坏的概率；
25.3.通过设置于第一夹板或第二夹板相连接的力臂杆，且作动器的输出轴与力臂杆可活动铰接，使得作动器启动时，作动器输出力的方向与混凝土构件的转动轴向保持垂直，保证扭矩得到较为精确的控制，而作动器的输出轴在力臂杆上的铰接位置可调，从而能够针对不同规格混凝土构件来调整输出轴在力臂杆上的铰接位置。
附图说明
26.图1是本发明实施例1的混凝土构件抗扭性能实验方法的正视图；
27.图2是本发明实施例1的混凝土构件抗扭性能实验方法的侧视图；
28.图3是本发明实施例1中侧夹板的结构示意图；
29.图4是本发明实施例1中第一夹板的结构示意图；
30.图5是本发明实施例1中第二夹板的结构示意图；
31.图6是本发明实施例1中第三夹板的结构示意图；
32.图7是本发明实施例1中第四夹板的结构示意图；
33.图8是本发明实施例1中底板的结构示意图；
34.图9是本发明实施例1中第一夹板、第二夹板及底板的组装结构图；
35.图10是本发明实施例1中力臂杆的结构示意图；
36.图11是本发明实施例1中支座的结构示意图；
37.图12是本发明实施例1中转轴支架与旋转轴的组装结构示意图；
38.图13是本发明实施例1中转轴支架与旋转轴的组装结构示意图；
39.图14是本发明实施例2混凝土构件抗扭性能实验方法使用方法的流程图。
40.附图标注：1、机架；11、板体；12、支柱；2、安装孔；3、侧夹板；4、第一腰形孔；5、第二腰形孔；6、第一夹板；7、第二夹板；71、通口；72、凸块；8、驱动机构；81、作动器；82、力臂杆；821、凹槽；83、抱箍；84、球铰；9、底板；91、条槽；10、支撑杆；13、支座；131、托板；132、加固板；14、转轴支架；141、安装板；142、承轴板；15、旋转轴；16、承载板；17、加强筋；18、第三夹板；19、第四夹板；20、锁紧件。
具体实施方式
41.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
42.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
43.实施例：
44.实施例1
45.参照图1至图13，为本发明一种混凝土构件抗扭性能实验方法的实施例，包括机架1，机架1的一端转动设置有安装位置可调的侧夹板3，侧夹板3上安装有间距可调节的第一夹板6及第二夹板7；机架1的另一端设置有间距可调节的第三夹板18及第四夹板19，第三夹板18可活动安装于机架1上，第四夹板19安装于第三夹板18上；机架1上还安装有驱动侧夹板3转动的驱动机构8，驱动机构8的输出端通过第一夹板6或第二夹板7与侧夹板3相连接。
46.具体来说，机架1为方形框体结构，由一个方形板体11及四个支柱12组成，四个支
垂直柱焊接于板体11的底壁，且分别设置于板体11底壁四个角的位置处。每个支柱12上皆开设有多个安装孔2，便于改变安装在支柱12上的部件的安装位置。侧夹板3呈长方板状，侧夹板3的中心位置处与其中一个支柱12转动连接，侧夹板3长度方向的侧壁上开设有多个用于安装第一夹板6的第一腰形孔4及用于安装第二夹板7的第二腰形孔5，本实施例中，第一腰形孔4与第二腰形孔5的数量皆为四个。第一腰形孔4、第二腰形孔5皆沿侧夹板3的长度方向排列，且第一腰形孔4、第二腰形孔5位于侧夹板3宽度方向的两侧，第一腰形孔4、第二腰形孔5沿侧夹板3的宽度方向延伸。第一夹板6、第二夹板7呈长方板状，第一夹板6、第二夹板7长度方向的侧壁边缘弯折形成固接片，第一夹板6、第二夹板7上的固接片与侧夹板3抵接；第一夹板6通过螺栓连接自身的固接片与第一腰形孔4而安装在侧夹板3上；第二夹板7通过螺栓连接自身的固接片与第二腰形孔5而安装在侧夹板3上。第三夹板18通过螺栓于安装孔2的配合而可拆卸安装在机架1的支柱12上。第三夹板18所在的立柱与侧夹板3所在的立柱位于板体11的同一侧。第四夹板19位于第三夹板18背离立柱的一侧，第四夹板19与第三夹板18通过多个螺杆与螺母连接，从而实现第三夹板18与第四夹板19之间距离可调节，又可使第四夹板19相对第三夹板18固定。本实施例中，驱动机构8的输出端与第二夹板7相连接，驱动机构8通过致动第二夹板7来带动侧夹板3转动。
47.如此设置，将连接第一夹板6、第二夹板7与侧夹板3的螺栓松动，即可使得第一夹板6沿第一腰形孔4的延伸方向移动，第二夹板7沿第二腰形孔5的延伸方向移动，从而能够改变第一夹板6、第二夹板7之间的间隔距离；松动连接第三夹板18、第四夹板19的螺杆与螺母，即可调整第三夹板18、第四夹板19之间的间隔距离。通过调节第一夹板6、第二夹板7之间的间隔距离及第三夹板18、第四夹板19之间的间隔距离，以及侧夹板3在支柱12上的位置、第三夹板18在支柱12上的位置，即可实现夹持不同规格的混凝土构件进行实验。
48.在其中一个实施例中，第一夹板6与第二夹板7通过若干可拆卸的锁紧件20相连接。
49.具体来说，参照图4、图5及图9，第一夹板6、第二夹板7相互靠近的侧壁上穿设有多个锁紧件20，锁紧件20可以是螺栓螺母或螺杆螺母组成，本实施例中，优选为螺栓螺母组成。多个锁紧件20沿第一夹板6、第二夹板7相互靠近的侧壁的周向排列，从而能够较为均匀地分散第一夹板6或第二夹板7的载荷。第一夹板6、第二夹板7之间通过多个锁紧件20连接，能够提升夹持混凝土构件时的牢固性，亦能够分散载荷，降低第一夹板6、第二夹板7及侧夹板3损坏的概率。通过松动锁紧件20、用于与侧夹板3相连接的螺栓，即移动第一夹板6、第二夹板7的位置。
50.在其中一个实施例中，还包括底板9，底板9的一端与第一夹板6固定连接，另一端穿设于第二夹板7。
51.具体来说，参照图8与图9，底板9呈长方形板状，底板9的长度方向的一端与第一夹板6朝向第二夹板7的侧壁固接，固接的方式可以是焊接也可以是螺栓连接，本实施例中优选为螺栓连接，便于拆装；底板9的另一端穿设于第二夹板7，第二夹板7朝向第一夹板6的侧壁上开设有通口71，便于底板9穿过。
52.如此设置，底板9能够承载混凝土构件的重量，降低第一夹板6、第二夹板7所受的来自混凝土重量的载荷，能够进一步将混凝土构件的重量载荷均匀分布于第一夹板6、第二夹板7、侧夹板3及底板9上，减少应力集中。底板9贯穿第二夹板7的侧壁，使得底板9与第二
夹板7能够相互分散载荷的同时，移动第一夹板6或第二夹板7时，无需将底板9从第一夹板6上拆卸下来，简化操作。
53.在其中一个实施例中，底板9靠近侧夹板3的侧壁上开设有条槽91，条槽91的延伸方向与第一夹板6的活动方向相同，侧夹板3上安装有若干支撑杆10，支撑杆10可活动穿设于条槽91中。
54.具体来说，条槽91沿底板9的长度方向延伸。本实施例中，支撑杆10为螺杆，支撑杆10的数量为三个。支撑杆10的一端穿设于侧夹板3的侧壁，另一端穿设在条槽91中。支撑杆10的两端皆有相适配的螺母，通过锁紧螺母，即可将底板9与侧夹板3相固定。当需要移动第一夹板6及第二夹板7时，将第一夹板6、第二夹板7与侧夹板3连接的螺栓松动，再将支撑杆10上的螺母松动，即可开始移动第一夹板6、第二夹板7，移动第一夹板6、第二夹板7时，底板9跟随第一夹板6移动，此时支撑杆10在条槽91中滑移。
55.如此设置，使得底板9承受的载荷能够通过支撑杆10分散至侧夹板3上，将混凝土构件的重量载荷均匀分布于第一夹板6、第二夹板7、侧夹板3及底板9上，进一步减少应力集中。且条槽91的设置，使得移动第一夹板6、第二夹板7时，无需将底板9从侧夹板3上拆卸，简化操作步骤。
56.在其中一个实施例中，驱动机构8包括作动器81及力臂杆82，作动器81可活动安装于机架1上，力臂杆82与第一夹板6或第二夹板7相连接，作动器81的输出轴可活动铰接在力臂杆82上。
57.具体来说，参照图1与图2，本实施例中，作动器81优选为电液伺服作动器81，其输出控制精准，输出线性平滑，有利于实验中对扭矩的精确控制。机架1中板体11的底壁上均匀设置有多个安装孔2，作动器81通过螺栓可垂直固定在板体11底壁上的任意位置处。力臂杆82呈方杆状，本实施例中，力臂杆82垂直固定设置于第二夹板7背离第一夹板6的侧壁上。力臂杆82上套设有抱箍83，作动器81通过球铰84与抱箍83的顶壁相连接。
58.如此设置，根据不同的混凝土构件及不同的实验要求，可通过松动抱箍83，并更换作动器81的安装位置，来改变作动器81的输出轴与力臂杆82的连接点。同时通过球铰84来实现作动器81的输出方向与混凝土构件的转动轴线相垂直，从而便于控制施加于混凝土构件上的扭矩。
59.在其中一个实施例中，力臂杆82的一端开设有凹槽821，第二夹板7背离第一夹板6的侧壁上固定设置有与凹槽821相适配卡接的凸块72，凸块72固定卡接在凹槽821中。
60.具体来说，参照图1、图2、图5及图10，力臂杆82朝向第二夹板7的侧壁上开设有长方形凹槽821，第二夹板7背离第一夹板6的侧壁上固定设置有与凹槽821相适配的凸块72，凸块72可通过焊接或螺栓连接固定在第二夹板7上，本实施例中，优选为焊接固定，能够使得凸块72更加牢固地固定在第二夹板7上。通过将凹槽821与凸块72相卡接，同时通过螺栓将凹槽821与凸块72相固定，即可实现将力臂杆82固定在第二夹板7上。
61.如此设置，能够使得力臂杆82更为牢固地固定在第二夹板7上，降低力臂杆82从第二夹板7上脱落的概率。
62.在其中一个实施例中，还包括用于承托混凝土构件的支座13，支座13可活动安装在机架1上，第三夹板18及第四夹板19位于支座13的顶部。
63.具体来说，参照图1与图11，支座13由一个长方形的托板131与一个直角三角形的
加固板132组成。托板131的侧壁通过螺栓与安装孔2的配合而固定在支柱12上，加固板132的一个直角边侧壁与托板131的底壁焊接，另一个直角边侧壁通过螺栓与固定孔的配合而固定在支柱12上，加固板132能够提升托板131承托混凝土构件时的强度，防止托板131损坏。通过将支座13固定在不同的安装孔2的位置处，即可实现改变支座13的位置。第三夹板18的底部开设有让位槽，从而使得第三夹板18能够插设在托板131上方并与支柱12相固定，有利于分散载荷，减少应力集中。夹持混凝土构件时，首先将混凝土构件放在支座13的托板131上，再使得第四夹板19与第三夹板18将混凝土构件夹紧。
64.在其中一个实施例中，还包括转轴支架14及旋转轴15，转轴支架14可活动设置于机架1靠近侧夹板3的位置处，旋转轴15的一端转动穿设在转动支架上，另一端与侧夹板3固定连接。
65.具体来说，参照图1、图2、图12及图13，转轴支架14由一个安装板141及两个承轴板142组成，两个承轴板142同轴间隔焊接在安装板141的顶壁上，安装板141可拆卸安装在支柱12上；旋转轴15的一端转动穿设在承轴板142上，另一端同轴焊接有固定盘，固定盘的直径大于旋转轴15的直径，固定盘通过多个螺栓与侧夹板3的中心位置处连接，便于提升侧夹板3与旋转轴15连接的牢固性，同时扩大旋转轴15与侧夹板3的接触面积，减少应力集中。
66.在其中一个实施例中，机架1上可活动安装有承载板16，转轴支架14固定安装在承载板16的顶部，承载板16的底部设置有加强筋17，加强筋17的一端与承载板16的底部固接，另一端可活动安装在机架1上。
67.具体来说，参照图1与图2，承载板16呈长方板状，承载板16的侧壁通过螺栓与安装孔2的配合连接而可拆卸固定在支柱12上，加强筋17呈板状，加强筋17的一侧壁与承载板16的底壁焊接，另一侧壁通过螺栓与安装孔2的配合连接而可拆卸固定在支柱12上。转轴支架14的安装板141可以通过焊接或者螺栓连接而固定在承载板16的顶壁上，本实施例中，优选采用螺栓连接，便于拆装。加强筋17能够提升承载板16承载侧夹板3、转轴支架14时的结构强度，使得转轴支架14能够更加稳固地安装在机架1上。通过改变承载板16及加强筋17的安装位置，即可达到改变侧夹板3、与侧夹板3相连接的其他部件的位置的效果。
68.本实施例的实施原理为：通过侧夹板3、第一夹板6、第二夹板7、底板9、第三夹板18、第四夹板19、支座13即可实现夹持混凝土构件，结构简单，便于组装、使用及运输。第一夹板6、第二夹板7之间的间距可调，第三夹板18、第四夹板19之间的间距可调，使得不同规格的混凝土构件皆能够被夹持；而第一夹板6、第二夹板7的高度可随侧夹板3调节，第三夹板18与第四夹板19的高度可调节，使得混凝土构件在实验时，能够处于适宜的高度；且调整各第一夹板6、第二夹板7之间的间隔距离及第三夹板18、第四夹板19之间的间隔距离时，仅需松动螺母或者螺栓即可，操作简单便捷，进而使得利用本发明中的混凝土构件抗扭性能实验方法进行实验时，操作简单，能够提高实验效率。
69.实施例2：
70.参照图14，为本发明实施例1的混凝土构件抗扭性能实验方法的使用方法的实施例2，包括如下步骤：
71.s1.获取测量待测混凝土构件的尺寸数据；
72.s2.根据s1中所得的待测混凝土构件的尺寸及实验需求，调整第一夹板6与第二夹板7之间的间隔距离、第三夹板18与第四夹板19之间的间隔距离，直至第一夹板6与第二夹
板7之间的间隔距离、第三夹板18与第四夹板19之间的间隔距离能够容纳待测混凝土构件的两个端部；调整侧夹板3在支柱12上的安装位置、调整第三夹板18与支座13在支柱12上的安装位置至适宜高度；
73.s3.将待测混凝土构件的一端放置于底板9上，且位于第一夹板6与第二夹板7之间，另一端放置于支座13上，且位于第三夹板18与第四夹板19之间，再减小第一夹板6与第二夹板7、第三夹板18与第四夹板19之间的距离，直至第一夹板6与第二夹板7、第三夹板18与第四夹板19将待测混凝土构件的两端夹紧，再将第一夹板6、第二夹板7、第三夹板18、第四夹板19固定在当前位置处至待测混凝土构件被稳定夹持；
74.s4.预估待测混凝土所能承受的扭矩大小及作动器81的输出量程，确定作动器81的适宜安装位置，再将作动器81安装于适宜的安装位置处，同时调整抱箍83的位置，直至至作动器81的输出轴与力臂杆82垂直，即可开始实验；
75.s5.启动作动器81，混凝土构件轴向转动，采集混凝土构件在转动过程中所受的垂直方向的荷载数据，直至该混凝土构件损坏，实验结束。
76.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。