一种钢结构的应力加载装置及加载方法与流程

1.本发明涉及钢结构的应力加载装置及加载方法，属于土木工程钢结构试件加载技术领域。


背景技术：

2.高温差高湿度露天环境受力状态下的钢结构存在严重的耐久性问题，影响结构的安全和正常使用。近年来，随着钢铁产量的日渐增长和钢结构施工技术的成熟,钢结构建筑呈现出快速发展的趋势。然而,钢结构的耐久性较差,许多长期处于腐蚀环境下的钢结构工程出现了耐久性不足的问题,造成了工程安全和国民经济方面极大的损失和危害，目前国内外均将钢结构的耐腐蚀性作为评价钢结构耐久性优劣的重要指标。由此可见，科学合理的定量评价钢结构耐腐蚀性的方法，是研究钢结构耐腐蚀性的基础，也是指导提高钢结构耐久性的重要手段。
3.目前用于测定钢构件耐腐蚀性的方法主要采用周期浸润法和交变湿热试验等方法，借此来评价钢构件的耐腐蚀性的优劣。但这些方法均采用钢构件在静态条件(未受应力作用)下，进行钢构件耐腐蚀性试验，测定腐蚀速率及腐蚀厚度，并以此来定性或定量的评估钢结构的耐久性能。而钢结构在实际使用情况下，要承受荷载作用，受力状态下的钢结构耐久性能与静态条件下有差异。因此在对钢结构耐久性能研究时需要对钢结构自身进行应力加载，且不同应力大小及加载位置对其耐久性的优劣有影响。因此迫切需要一种试验装置以研究钢结构在实际受力状态下的耐腐蚀性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为实际受力状态下钢结构试件的耐腐蚀性能试验提供一种应力加载装置，能够在钢构件的不同位置施加不同大小的竖向应力，较好反映钢结构的实际受力情况下的耐腐蚀性能成本低、易操作、风险小。
5.技术方案:为解决上述技术问题，本发明的一种钢结构应力加载装置及施加方法，包括高强螺栓、不锈钢加力框、应力环、支座高度调整垫片、钢结构试件、螺栓孔和电阻应变片，自外而内，依次放置；其中，所述不锈钢加力框顶部设置有三个螺栓孔，分别在加力框中部及距离边框两测1/3处，可以满足不同受力位置下钢结构试件的耐久性试验研究。所述支座高度调整垫片用于装置下端支座，可以根据试件尺寸调整支座高度。高强螺栓通过螺栓孔顶住支座，支座下放置钢结构试件，通过转动扭矩扳手对钢结构试件施加竖向应力。所述电阻应变片贴在应力环上，通过采集应变变化准确反映出加载应力值。
6.加载装置包括不锈钢加力框、高强螺栓、螺栓孔。高强螺栓通过螺栓孔顶住支座，支座下放置钢结构试件，采用扭矩扳手施加力。通过改变应力加载位置对钢结构试件进行不同受力点加载。
7.应力环贴有应变片，通过应变变化准确反应出不同加载位置竖向加载应力值。
8.本发明的有益效果是可根据试验要求对钢结构试件施加相应的竖向应力，并可以
调节施加荷载的节点以研究不同受力状态下钢结构的耐久性能。可为实际受力状态下钢构件的耐腐蚀性研究提供有效的试验装置，操作方法简单，数据测量准确，可以带来巨大的社会效益和经济效益。
附图说明
9.图1是本发明钢结构应力加载装置结构1/3点施加竖向应力正视图。
10.图2是本发明钢结构应力加载装置结构1/3点施加竖向应力俯视图。
11.图3是本发明钢结构应力加载装置结构1/3点施加竖向应力侧视图。
12.图4是本发明钢结构应力加载装置结构中心施加竖向应力正视图。
13.图5是本发明钢结构应力加载装置结构中心施加竖向应力俯视图。
14.图6是本发明钢结构应力加载装置支座及高强螺栓详图。
15.图中：1不锈钢加力框，2m12高强螺栓，3钢结构试件，4支座高度调整垫片，5支座，6支座孔，7螺栓孔，8电阻应变片，9应力环。
具体实施方式
16.如附图1所示，本发明的钢结构试件应力加载装置包含10mm厚不锈钢加力框1、ф12mm高强螺栓2、钢结构试件3、支座高度调整垫片4、支座5、支座孔6、螺栓孔7、电阻应变片8和应力环9。
17.在本发明中，将钢结构试件3、支座5、支座高度调整垫片4和应力环9放置于不锈钢加力框1中，旋转不锈钢加力框1顶部的高强螺栓2对钢结构试件3进行固定，最后利用扭矩扳手分别旋转顶部螺栓，通过旋转不锈钢加力框1顶部距离两侧1/3处的两个高强螺栓，研究钢结构试件3两侧纯剪段切应力及中部纯弯段弯曲应力，通过旋转不锈钢加力框1顶部中心位置的一个高强螺栓，研究钢结构试件3的弯剪状态。
18.通过不锈钢加力框1底部应力环9上贴布的电阻应变片8的应力变化值获得不同加载节点下的竖向加载应力具体数值。综上，即可实现对钢结构试件在不同应力大小和不同加载位置受力状态的研究。


技术特征：
1.一种钢结构的应力加载装置及加载方法,其特征在于：实验装置包括高强螺栓、不锈钢加力框、应力环、支座高度调整垫片、螺栓孔、电阻应变片和钢结构试件，自外而内，依次放置；其中，所述不锈钢加力框顶部设置有三个螺栓孔，分别在加力框中部及距离边框两测1/3处，可以满足不同受力位置下钢结构试件的耐久性试验研究。所述支座高度调整垫片用于装置下端支座，可以根据试件尺寸调整支座高度。高强螺栓通过螺栓孔顶住支座，支座下放置钢结构试件，通过转动扭矩扳手对钢结构试件施加竖向应力。所述电阻应变片贴在应力环上，通过采集应变变化准确反映出加载应力值。2.根据权利要求1所述的钢结构的应力加载装置，其特征在于：高强螺栓通过螺栓孔顶住支座，支座下放置钢结构试件，采用扭矩扳手施加力。3.根据权利要求1所述的钢结构的应力加载装置，其特征在于：所述支座高度调整垫片与钢结构试件及应力环连接，应力环上贴有应变片，测量竖向加载产生的应变变化。

技术总结
本发明公开了一种钢结构应力加载装置，实验装置包括不锈钢加力框、高强螺栓、支座、支座高度调整垫片、电阻应变片、钢结构试件，自内而外，依次放置；其中，所述不锈钢加力框顶部设置有三个螺栓孔，分别在加力框中部及距离边框两测1/3处，可以满足不同受力位置下钢结构试件的耐久性试验研究。所述支座高度调整垫片用于装置下端支座，可以根据试件尺寸调整支座高度。高强螺栓通过螺栓孔顶住支座，支座下放置钢结构试件，通过转动扭矩扳手对钢结构试件施加竖向应力。所述电阻应变片贴在应力环上，通过采集应变变化准确反映出加载应力值。本发明通过调整高强螺栓的位置对钢结构不同节点施加竖向力，研究不同受力状态下钢构件受力状态，构造简单，使用方便。使用方便。使用方便。


技术研发人员：蒋鹏程 张师伟 钟万才 刘俊 陈聪 王韧 李玉德 宋耀 贡力
受保护的技术使用者：中铁建工集团第五建设有限公司
技术研发日：2022.08.01
技术公布日：2022/11/29