一种分级加卸载装置和结构构件荷载试验系统的制作方法

1.本实用新型属于建筑施工技术领域，具体而言，涉及一种分级加卸载装置和结构构件荷载试验系统。


背景技术：

2.目前，荷载试验是工程领域中检验重要大型结构构件(一般指长度大于30m的构件)可靠性的一项技术活动。荷载试验技术要求高、过程繁杂、人员和设备的风险较大，因此必须严格按照可靠的流程进行操作。
3.重要大型结构构件，例如大跨度梁板，在进行荷载时，由于其加载吨位极大，常规单梁(板)竖向加载方式需要巨大的反力锚固装置，导致成本很高，尤其原型试验的试验难度更大。而且试验中往往加载点数众多(多加载点一般指单根梁(板)上加载截面多于5处)，单点力巨大(如数百吨)，需要大量的加拉机具，进一步增加成本。因此对于大型结构构件荷载试验常用方法是对称式侧卧摆放，采用对称的自锚式加载，对于荷载加载量较大的试验，根据加载点数多采用同步计算机控制系统、多根钢铰线、多点进行加载力的施加与锁定，加载过程一般按设定的程序分级施加。
4.采用上述方式可以很好的进行大跨度梁板的试验并获取数据，加载成本低，操作便利、取材方便，经济实用。但在试验完成后进行荷载卸载过程往往非常复杂。
5.受加载过程中试验目标的要求，或由于加载行程的限制，往往都需要在加载千斤顶下方(加载端)和锚固端，都有锚具夹片等锁定机构。锚固端不易拆卸，加载端虽可拆卸，但是退锚卸载过程复杂繁琐且不安全，导致退索工作(卸载)比加载更为费时费力。预应力张拉完成后退索需要专业设备以及专业人员施工，由专业预应力公司人员单根卸载，逐根卸载取出夹片，确保退锚过程安全，否则不能退锚。因此采用常规方式进行卸载工作，成本较大，无法体现试验的经济性与安全性。


技术实现要素：

6.本实用新型旨在解决或改善上述现有的结构构件荷载试验系统中的常规方式进行卸载工作，成本较大的技术问题。
7.根据本实用新型的实施例的第一目的在于提供一种分级加卸载装置。
8.根据本实用新型的实施例的第二目的在于提供一种结构构件荷载试验系统。
9.本实用新型的第一目的提供的一种分级加卸载装置，包括：第一支撑墩；伸缩箱，具有相对的两端，伸缩箱的一端与第一支撑墩的一端连接，伸缩箱还具有内腔，内腔在相对的两端之间分隔出多个分隔腔，每个分隔腔具有至少一个进料口和卸料口，进料口适于向对应的分隔腔内充有填充料，卸料口适于对对应的分隔腔进行卸料；以及第二支撑墩，与远离第一支撑墩的端部的分隔腔相互抵接。
10.在该技术方案中，通过采用伸缩箱进行分级卸载，行程很大，适用范围广泛，基本不受限制。跨度越大，加载行程越大。
11.另外，本实用新型提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
12.上述技术方案中，伸缩箱包括：箱体；以及多个内隔板，设于内腔内，内隔板与箱体活动连接，相邻两个内隔板与箱体的部分内侧壁围合出分隔腔；其中，进料口和卸料口均开设于述箱体上。
13.上述任一技术方案中，箱体具有圆筒状结构，箱体的一端设有封板，以在伸缩箱的一端封堵内腔，箱体与封板相对的一端敞口。
14.上述任一技术方案中，箱体沿一条母线开设有多个进料口，箱体沿至少一条另外的母线开设有多个卸料口，且箱体沿同一周向设有一个进料口和至少一个卸料口。
15.上述任一技术方案中，卸料口在同一周向上设置为三个，进料口与三个卸料口在同一周向上均匀分布。
16.上述任一技术方案中，第二支撑墩包括固定墩和导向定位杆，导向定位杆的一端与固定墩连接，导向定位杆依次贯穿多个内隔板并伸入第一支撑墩内，封板具有与内腔贯通的通孔以供导向定位杆穿过，内隔板套接于导向定位杆上。
17.上述任一技术方案中，第一支撑墩的一端具有导向孔，导向孔适于容纳部分导向定位杆。
18.上述任一技术方案中，固定墩和/或导向定位杆内填充有混凝土。
19.上述任一技术方案中，填充料包括砂砾或钢球。
20.本实用新型的第二目的提供的一种结构构件荷载试验系统，包括：两个支座，相互间隔并相对设置，支座上用于放置结构构件；绞线，一端与其中一个结构构件连接，绞线的另一端与另一个结构构件连接；以及任一技术方案中的一种分级加卸载装置；其中，两个结构构件之间设置有一个分级加卸载装置，分级加卸载装置的第一支撑墩与其中一个结构构件抵接，分级加卸载装置的第二支撑墩与另一个结构构件抵接。
21.本技术第二目的提供的一种结构构件荷载试验系统，由于包括上述任一技术方案中的一种分级加卸载装置，因此具有了上述任一技术方案中的一种分级加卸载装置的技术效果，在此不再赘述。
22.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
23.根据本实用新型的实施例的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
24.图1为本实用新型中实施例的一种分级加卸载装置的剖视结构示意图。
25.图2为本实用新型中实施例的一种分级加卸载装置的俯视结构示意图。
26.图3为本实用新型中实施例的一种分级加卸载装置的横向剖视结构示意图。
27.图4为本实用新型中实施例的一种分级加卸载装置的内隔板的结构示意图。
28.图5为本实用新型中实施例的一种分级加卸载装置的第二支撑墩的结构示意图。
29.图6为本实用新型中实施例的结构构件荷载试验系统的俯视结构示意图。
30.图7为本实用新型中实施例的结构构件荷载试验系统的的主视结构示意图。
31.图8为本实用新型中实施例的结构构件荷载试验系统的测试结构示意图。
32.图9为本实用新型中实施例的结构构件荷载试验系统的加载后的示意图。
33.图10为本实用新型中实施例的结构构件荷载试验系统的卸载中的示意图。
34.图11为本实用新型中实施例的结构构件荷载试验系统的伸缩箱的整体长度变化意图。
35.附图标记：
36.100、伸缩箱；110、箱体；120、内隔板；130、进料口；140、卸料口；150、填充料；200、第二支撑墩；210、导向定位杆；300、第一支撑墩；310、导向孔；400、结构构件；410、支座；420、绞线；430、锚固端锚具；440、同步张拉千斤顶；450、同步张拉系统设备；500、脚手架；600、吊具。
具体实施方式
37.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
39.下面参照图1至图11描述本实用新型一些实施例的技术方案。
40.示例性分级加卸载装置
41.如图1和图2所示，提供了一种分级加卸载装置，该分级加卸载装置包括：第一支撑墩300，第一支撑墩300可以为混凝土支墩。第一支撑墩300与伸缩箱100相对的一端起到支撑的作用。
42.该分级加卸载装置还包括：伸缩箱100。伸缩箱100具有相对的两端，伸缩箱100的一端与第一支撑墩300的一端连接。伸缩箱100还具有内腔，内腔在相对的两端之间分隔出多个分隔腔，每个分隔腔具有至少一个进料口130和卸料口140，进料口130适于向对应的分隔腔内填充填充料150，以使得伸缩箱100由于分隔腔被填充而形成拉伸状态。填充料150可以为固体颗粒。卸料口140适于对对应的分隔腔进行卸料，以使得伸缩箱100由于分隔腔卸料而形成压缩状态。可以理解为，多个分隔腔依次沿伸缩箱100的伸缩方向进行设置。通过进料口130向对应的分隔腔内充填充料150，当多个分隔腔依次填满填充料150，会使得多个分隔腔能够被拉伸。而通过卸料口140对对应的分隔腔进行卸料，多个分隔腔依次排空填充料150，则多个分隔腔被逐渐压缩。填充料150在加载前经进料口130充满对应的分隔腔，用于在加载时承担巨大的压力，在卸载时，填充料150经卸料口140从对应的分隔腔排出，以释放承担的压力。
43.由于在大跨度钢梁及屋架的加载试验中，往往用张紧预应力钢铰线或拉杆法进行加载，两端分别设有锚固端和加载端，且都有锁定装置，比如钢绞线的锚具。但锚固端不能或不易拆卸，加载端虽可拆卸，但是退锚卸载过程复杂繁琐，降低工作效率，且危险性大。分级加卸载装置，避免了在各加载点逐点卸载，而利用在支座410处的后退位移，达到逐级整体卸载的目的。
44.该分级加卸载装置还包括：第二支撑墩200。第二支撑墩200与远离第一支撑墩300
的端部的分隔腔相互抵接，以使得第二支撑墩200随着伸缩箱100的伸长而伸长，可以实现该该分级加卸载装置进行逐级加载。同样地，第二支撑墩200随着伸缩箱100的压缩而缩短，可以实现该该分级加卸载装置进行逐级卸载。
45.具体地，伸缩箱100包括：箱体110，内腔设于箱体110内。
46.伸缩箱100还包括：多个内隔板120，多个内隔板120均设于内腔内，内隔板120与箱体110活动连接，相邻两个内隔板120与箱体110的部分内侧壁围合出分隔腔。其中，进料口130和卸料口140均开设于述箱体110上。可以理解为，多个内隔板120可卡在进料口130、卸料口140的内侧壁上，使得内隔板120与箱体110能够相对固定。通过多个内隔板120在箱体110的内腔分隔出多个分隔腔，结构简单、可靠，容易实现伸缩箱100的伸缩功能。
47.箱体110具有圆筒状结构，箱体110的一端设有封板，以在伸缩箱100的一端封堵内腔，箱体110与封板相对的一端敞口。其中，如图4所示，内隔板120为圆形板。靠近第二支撑墩200的内隔板120可与第二支撑墩200抵接。
48.箱体110沿一条母线开设有多个进料口130，箱体110沿至少一条另外的母线开设有多个卸料口140，且箱体110沿同一周向设有一个进料口130和至少一个卸料口140。
49.如图3所示，卸料口140在同一周向上设置为三个，进料口130与三个卸料口140在同一周向上均匀分布。每个分隔腔可设置两个进料口130和六个卸料口140。进料口130均匀布置于箱体110的顶部母线，卸料口140均匀布置于其它相隔90度的三条母线上。也即，在箱体110的顶部设有进料口130、水平方向的两侧和底部共设置三个卸料口140。
50.每一个进料口130和另三个卸料口140在同一个圆周上。
51.内隔板120设置时可间隔1至2排进、卸料口140，通过内隔板120将箱体110的内腔分隔出若干个相互分离的分隔腔，每个分隔腔可以独立排出填充料150。
52.如图5所示，第二支撑墩200包括固定墩和导向定位杆210，导向定位杆210的一端与固定墩连接，导向定位杆210依次贯穿多个内隔板120并伸入第一支撑墩300内，封板具有与内腔贯通的通孔以供导向定位杆210穿过，内隔板120套接于导向定位杆210上。
53.第一支撑墩300的一端具有导向孔310，导向孔310可以为盲孔，导向孔310适于对导向定位杆210进行导向并容纳部分导向定位杆210。在试验加载阶段，导向定位杆210的端部，进入第一支撑墩300的导向孔310中，导向孔310为预留空腔，导向孔310与导向定位杆210保持较小的间隙，使得导向孔310可以限制导向定位杆210进行摆动。
54.固定墩和/或导向定位杆210内填充有混凝土。
55.填充料150包括砂砾或钢球。
56.示例性结构构件荷载试验系统
57.如图6至图8所示，提供了一种结构构件荷载试验系统10，该结构构件荷载试验系统10包括：包括：两个支座410，两个支座410相互间隔并相对设置，支座410上用于放置结构构件400。结构构件400可以为钢梁或屋架等。该结构构件400荷载试验系统10还包括：绞线420，绞线420可以为钢绞线，绞线420的一端与其中一个结构构件400连接，绞线420的另一端与另一个结构构件400连接。该结构构件400荷载试验系统10还包括：任一实施例中的一种分级加卸载装置。结构构件400可以包括第一试验梁和第二实验梁。
58.其中，两个结构构件400之间设置有一个分级加卸载装置，分级加卸载装置的第一支撑墩300与其中一个结构构件400抵接，分级加卸载装置的第二支撑墩200与另一个结构
构件400抵接。
59.应用本项实用新型时，支墩处传力路径为：第一试验梁、第一支撑墩300、伸缩箱100、第二支撑墩200、第二实验梁，通过箱体110逐级排出内部的填充料150，以减小内部填充容量，使得箱体110产生大行程内缩位移，释放压力，以实现分级整体卸载。
60.在进行试验开始前，采用吊车或脚手架500和吊具600进行伸缩箱100及第二支撑墩200的定位及安装(参见图3)。吊具600可以为倒链。吊装一对待试验梁横卧布置于支座410上，支座410可以为混凝土试验台座，以多对钢绞线为加载拉杆，在加载端和锚固端均配置有夹具和夹片作为锚固端锚具430，可在试验中锁定加载力。参见图以同步张拉系统设备450和同步张拉千斤顶440为加载机具总体布置见图6～图8。
61.第二支撑墩200的导向定位杆210穿过伸缩箱100，插入第一支撑墩300。为限制导向定位杆210的可能的晃动，第一支撑墩300与伸缩箱100的接触面处，设有略大于第二支撑墩200导向定位杆210的预留空腔，长度大于第二支撑墩200的行走量程，可参见图2。
62.根据完全卸载时将发生的变形量、支座410行程量，确定伸缩箱100、第二支撑墩200、导向定位杆210、第一支撑墩300和预留空腔的具体尺寸，并各自加工完善。第二支撑墩200和定位导向杆内可充填混凝土以提高刚度。
63.伸缩箱100采用圆柱型钢管制成外筒，伸缩箱100的主要截面尺寸可借鉴相关设计经验。伸缩箱100左端用圆环形钢板封闭，右端开口。筒身表面沿一条母线l1均匀布置若干进料口130，间距约150毫米，内径设为约40mm，试验安装时，这条母线方向向上。将母线l1和进料口130位置，沿筒身依次转动3个90度，形成l2\l3\l4三条母线及相应的卸料口140，如图2～图4所示。进料口130从右至左可顺序编号，l2\l3\l4三条母线上的卸料口140也可依次编号，假定共有2m个进料口130和2m
×
3个卸料口140。
64.在进行试验开始前，采用吊车或脚手架500和手工吊具，例如倒链进行伸缩箱100及第二支撑墩200的定位及安装。先将伸缩箱100左端紧贴于第一支撑墩300的右侧面，再将导向定位杆210和第二支撑墩200吊起，将内隔板120穿套到导向定位杆210上，将导向定位杆210从右向左穿过伸缩箱100，直到能伸入混凝土支墩内一定深度，一般可考虑20厘米。然后重新定位内隔板120在伸缩箱100的钢筒中的位置：如用(m-1)个内隔板120，将伸缩箱100的内腔均匀分隔m个分隔腔，分隔腔从右向左编号，每个分隔腔设2排进/卸料口140，每排1进3出；将内隔板120的右侧面靠近偶数号的进/卸料口140的左边缘，并加以临时固定。在加载前，通过伸缩箱100的进料口130充填干燥、颗径均匀的钢丸或标准砂，并从第二支撑墩200的顶面向左施以一定压力使其密实。
65.如图9所示，试验加载过程，按照一般荷载试验的正常程序执行，此时钢绞线拉伸张紧并锁紧，梁体发生较大变形弯曲，支座410处承担巨大压力，伸缩箱100挤紧，卸载装置普通支座410无差别。
66.需同步千斤顶锁定以降低油压，对m个分隔腔的2m
×
3个卸料口140进行卸料。在卸载阶段，如图10所示，实施过程如下：
67.第一步：在支座410处，打开伸缩箱100的最右端的分隔腔的第1排的3个卸料口140放出钢丸，钢丸在压力、重力或在人工导引下，从卸料口140排出；根据需要调整卸料口140的出料速度；待第1排不再出料时，打开第2排卸料口140排出钢丸，该舱室钢丸数量逐步减少，第二支撑墩200在压力荷载作用下逐步内缩，直到停止流动保持平衡，此时第二支撑墩
200停止移动。
68.第二步：在伸缩箱100的第2分隔腔的位置，打开l2\l3\l4处第3排卸料口140放出钢丸，钢丸再次从卸料口140流出，第二支撑墩200在压力荷载作用下逐步内缩，直到停止流动，进入平衡；再打开l2\l3\l4处的卸料口140放出钢丸，控制流速直到没有钢丸流出，此时第二支撑墩200停止移动。
69.第i步：
70.对计划的第i个舱室重复前述操作，伸缩箱100内余料越来越少，如图11所示，第二支撑墩200逐步左缩，支座410随之内移，两片试验梁体相对靠近，钢绞线的应变降低，梁体的变形程度也降低，直到荷载卸除到理想条件或完全卸载。
71.本实用新型实施例的有益效果为：
72.1.该分级加卸载装置，可简化大型结构构件荷载试验卸载操作模式，将通常的加载点卸载转化为支座410卸载，显著降低同类型试验的卸载技术难度，卸载过程操作简便，由于不再在拉杆，也就是钢绞线420处操作，具有较强安全性及实用性。
73.2.该分级加卸载装置采用砂箱的形式进行分级卸载，行程很大，适用范围广泛，基本不受限制。跨度越大，加载行程越大，本实用新型的优势越明显。
74.3.该分级加卸载装置在卸载过程中，装置中填充的颗粒是连续缓慢流出，卸载过程平稳进行，可提高卸载安全性和可控性。
75.4.该分级加卸载装置中的砂箱结构简单，制作方便，可以重复利用，经济性好。
76.5.该分级加卸载装置可设置于试验件的单支座或双支座下，实施方式灵活。
77.在根据本实用新型的实施例中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在根据本实用新型的实施例中的具体含义。
78.根据本实用新型的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，仅是为了便于描述根据本实用新型的实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对根据本实用新型的实施例的限制。
79.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于根据本实用新型的实施例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一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
80.以上仅为根据本实用新型的实施例的优选实施例而已，并不用于限制根据本实用新型的实施例，对于本领域的技术人员来说，根据本实用新型的实施例可以有各种更改和变化。凡在根据本实用新型的实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在根据本实用新型的实施例的保护范围之内。