土木工程結構抗震試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種土木工程結構抗震試驗裝置，包括鋼帽、鋼索和底座，所述鋼帽包括一組相對設置的用以固定構件或框架端部的角鋼、設置于每個角鋼上側并開有通孔的耳板、位于每個角鋼側部的一組第一牛腿、通過轉軸固定于第一牛腿之間的第一錨具，以及穿過耳板通孔以將角鋼固定的拉桿；所述底座包括固定于地面或基座上的主體部、固定于主體部兩側的一組第二牛腿，以及通過轉軸固定于第二牛腿之間的第二錨具；所述鋼索的兩端分別與第一錨具和第二錨具固定連接。本發(fā)明的使用較為方便，無需負責的操作，同時測量結果更為準備。加載過程中，鋼索能夠維持框架平面外的穩(wěn)定性，避免側向傾覆，提高實驗安全性。
【專利說明】
土木工程結構抗震試驗裝置
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種實驗裝置，尤其是一種土木工程結構抗震試驗裝置。
【背景技術】
[0002] 擬靜力試驗和擬動力試驗是框架結構常用的抗震試驗方法，根據(jù)《建筑抗震試驗 方法規(guī)程》的規(guī)定，在構件和框架進行擬靜力試驗時需在頂部施加一定的軸向荷載來模擬 上部構件的自重。如圖la和圖lb所示，常規(guī)的軸向荷載施加方法是采用反力架或者拉拔鋼 筋，在圖la中，201為門架、202為梁、203為千斤頂、204為靜力臺座、205為往復動作器、206為 反力墻。在圖lb中，301為反力墻，302為作動器，303為小車、304為拉拔鋼筋、305為鋼梁。
[0003] 使用反力架加載需要根據(jù)不同框架尺寸對反力架的高度進行調整、重新拼裝，操 作復雜并且需要吊車輔助。采用拉拔鋼筋的加載方式，由于鋼梁的存在將改變框架柱頂端 的約束狀態(tài)，影響試驗結果，造成試驗現(xiàn)象的不準確。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，提供一種土木工程結構抗震試驗裝置，以解決現(xiàn)有技術存在 的上述問題。
[0005] 本發(fā)明的核心內容是，一種土木工程結構抗震試驗裝置，包括鋼帽、鋼索和底座，
[0006] 所述鋼帽包括一組相對設置的用以固定構件或框架端部的角鋼、設置于每個角鋼 上側并開有通孔的耳板、位于每個角鋼側部的一組第一牛腿、通過轉軸固定于第一牛腿之 間的第一錨具，以及穿過耳板通孔以將角鋼固定的拉桿；
[0007] 所述底座包括固定于地面或基座上的主體部、固定于主體部兩側的一組第二牛 腿，以及通過轉軸固定于第二牛腿之間的第二錨具；
[0008] 所述鋼索的兩端分別與第一錨具和第二錨具固定連接。
[0009] 優(yōu)選的，所述主體部包括固定連接或一體成型的第一翼緣板、第二翼緣板和腹板， 所述第一翼緣板和/或第二翼緣板與腹板之間焊接有加勁肋;所述主體部上設置有通孔，一 錨栓穿主體部上的通孔以將底座固定于地面或基座。所述拉桿為剛強對拉螺桿。所述第一 翼緣板、第二翼緣板和加勁肋采用同種鋼材制成。所述角鋼的側壁開有通孔。對拉螺桿穿過 角鋼側壁上的通孔并將角鋼固定在一起。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明的使用較為方便，無需負責的操作，同時測量結果更為準 備。加載過程中，鋼索能夠維持框架平面外的穩(wěn)定性，避免側向傾覆，提高實驗安全性。
【附圖說明】
[0011] 圖la和圖lb是現(xiàn)有技術的兩種設計圖。
[0012] 圖2是本發(fā)明的使用狀態(tài)圖。
[0013] 圖3為鋼帽的結構示意圖。
[0014]圖4為底座的結構不意圖。
[0015]圖5為軸向力的受力分析圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖2所示，本發(fā)明主要包括鋼帽1、鋼索2和底座3。從圖2中可以看出，鋼帽、拉鎖 和底座分別為2套，每套包括1個鋼帽、2條鋼索和2個底座。
[0017]參加圖3,詳細描述鋼帽的結構。鋼帽主要由角鋼102、耳板101、第一錨具103、第一 牛腿104、轉軸105和高強對拉螺桿(參加圖2上部)組成。角鋼的橫截面為L型，兩個角鋼開口 朝內設置，形成一開口的矩形扣合鎖定空間。角鋼的上側一體成型或固結(例如焊接)有耳 板，耳板上開有通孔。角鋼的外側壁上焊接或采用其他方式設置有一組牛腿，牛腿之間具有 一定的空間，第一錨具位于該空間中，且通過轉軸與牛腿主動轉動連接。例如沿第一錨具的 徑向焊接或一體成型有圓柱形轉軸，牛腿上對應開有定位孔，則第一錨具與兩牛腿固定，然 后焊接于角鋼的側壁即可。
[0018] 在本實施例中，角鋼可采用高強機械鋼，共有兩塊，安裝是拼裝在柱頭兩端，在角 鋼兩端開有穿過高強對拉螺桿的圓孔，高強螺桿穿過圓孔對角鋼進行固定，保證鋼帽和柱 頭在試驗過程中同步運動。耳板焊接在角鋼頂面，耳板上預留穿過高強螺桿的圓孔，利用這 里的高強螺桿使兩側的鋼帽為一體，不會因鋼索的拉力分離。錨具為預應力工程中使用的 錨具，在錨具中部沿直徑方向焊接有轉軸，使錨具可以轉動，并且轉軸插入開孔的牛腿中， 利用牛腿焊接在兩側的角鋼上。
[0019] 如圖4所示，底座包括主體部、第二牛腿205和第二錨具206。其中，主體部包括第一 翼緣板201、第二翼緣板202、腹板204和加勁肋203。在優(yōu)選的實施例中，主體部的各部件采 用同種高強鋼材制成，相互間焊接連接。
[0020] 第一 /第二翼緣板的兩端開有圓孔，用來插入錨栓，使底座固定在底面上。第二錨 具為預應力工程中使用的錨具，在錨具中部沿直徑方向焊接有轉軸，使錨具可以轉動，并且 轉軸插入開孔的牛腿中，利用牛腿焊接在兩側的腹板上。
[0021] 拉鎖(鋼索)為預應力工程中使用的高強索具。
[0022] 在加載荷載前，拼裝鋼帽、底座，在鋼帽和底座的錨具中穿如鋼索，緊固底座的錨 具，然后在鋼帽處對鋼索對稱施加預張力，然后緊固鋼帽的錨具，完成荷載施加。加載過程 中，鋼索能夠維持框架平面外的穩(wěn)定性，避免側向傾覆，提高實驗安全性。
[0023]如圖5所示，本發(fā)明中的預應力計算過程如下：
[0024]施加到柱頂?shù)妮S向力與鋼索的張拉力關系為：
[0026]其中，N為施加到柱頂?shù)妮S向力，P為鋼索張拉力，P'為張拉力損失，h為鋼帽錨具距 地面高度、b為底座錨具距框架柱軸線距離、hi為底座錨具距地面高度、h為鋼帽錨具距框架 柱軸向距離。a為錨具變形和預應力索具內縮值，單位:mm，見表1，1為張拉端距錨具固端距 離，單位:mm。
[0027]表1錨具變形和預應力索具內縮值a(mm)
[0029] 本發(fā)明的拼裝過程如下：
[0030] 將底座通過錨栓固定在地面上;將鋼索插入底座的錨具內，調整好長度后將錨具 緊固；將鋼帽從兩端加緊柱頭，在所有預留孔中插入高強螺桿，旋緊螺母;將鋼索插入鋼帽 的錨具中。
[0031] 利用中空千斤頂在鋼帽一端對鋼索施加預應力，達到要求后緊固錨具，撤下千斤 頂，完成荷載施加。
【主權項】
1. 一種土木工程結構抗震試驗裝置，其特征在于，包括鋼帽、鋼索和底座， 所述鋼帽包括一組相對設置的用以固定構件或框架端部的角鋼、設置于每個角鋼上側 并開有通孔的耳板、位于每個角鋼側部的一組第一牛腿、通過轉軸固定于第一牛腿之間的 第一錨具，以及穿過耳板通孔以將角鋼固定的拉桿； 所述底座包括固定于地面或基座上的主體部、固定于主體部兩側的一組第二牛腿，以 及通過轉軸固定于第二牛腿之間的第二錨具； 所述鋼索的兩端分別與第一錨具和第二錨具固定連接。2. 如權利要求1所述的土木工程結構抗震試驗裝置，其特征在于，所述主體部包括固定 連接或一體成型的第一翼緣板、第二翼緣板和腹板，所述第一翼緣板和/或第二翼緣板與腹 板之間焊接有加勁肋;所述主體部上設置有通孔，一錨栓穿主體部上的通孔以將底座固定 于地面或基座。3. 如權利要求1所述的土木工程結構抗震試驗裝置，其特征在于，所述拉桿為剛強對拉 螺桿。4. 如權利要求1至3任一項所述的土木工程結構抗震試驗裝置，其特征在于，所述第一 翼緣板、第二翼緣板和加勁肋采用同種鋼材制成。5. 如權利要求1至3任一項所述的土木工程結構抗震試驗裝置，其特征在于，所述角鋼 的側壁開有通孔。
【文檔編號】G01M7/02GK106092476SQ201610414699
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月14日 公開號201610414699.5, CN 106092476 A, CN 106092476A, CN 201610414699, CN-A-106092476, CN106092476 A, CN106092476A, CN201610414699, CN201610414699.5
【發(fā)明人】伍凱, 張賀, 南洋, 陳 峰, 章恒
【申請人】河海大學