[发明专利]一种可拆卸式新型桁架节点试验装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程中的结构工程领域，特别涉及一种可拆卸式新型桁架节点试验装置。

背景技术

桁架结构具有质量轻、刚度大、整体性能好、外表美观、制作和安装方便等优良性能。近年来，各类桁架结构在国内外工程实践中得到广泛的应用，如桥梁、展馆、体育场、穹形结构、机场航站楼、车站、高耸塔架等。一些大型场馆如北京的国家体育馆、国家大剧院、首都机场新航站楼；桥梁如四川忠县长江大桥、南海紫洞大桥等，均采用了桁架结构，并取得了良好的工程效果。

节点是桁架结构中的关键部位，也是受力情况最为复杂的区域。节点的力学性能是桁架结构安全的保障，因此，需要对桁架节点开展有针对性的力学试验，对节点性能进行研究和评估。在传统的单个节点试验中，需要对节点的各个杆件施加相应的荷载、位移边界条件，并且往往需要实现对多个不同角度杆端的同步加载，以近似模拟节点的实际受力状态。这给试验操作带来极大的难度，甚至难以有效实现。随着结构加工工艺的完善以及焊接技术、设备上的进步，桁架节点的形式（节点区杆件的数量、角度等）越来越多，相应的，其荷载位移边界条件也越来越复杂。如何实现对桁架节点复杂边界的准确模拟并方便的进行加载，对节点试验提出了新的要求。因此，实践中迫切需求一种传力明确、操作简便、经济可靠、可以准确模拟节点实际受力状态的桁架节点试验装置，来适应科学研究和工程实践的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出的一种可拆卸式桁架节点试验装置，该装置可有效解决上述现有技术中存在的操作繁琐、结构复杂、准确性和可靠性不够高、经济性差等缺点。

为解决上述问题，本发明提出了如下的技术方案：

一种可拆卸式新型桁架节点试验装置，包括试验装置主体1和待测试的桁架节点2；所述的试验装置主体1包括装置主杆9和装置支杆10；所述的待测试的桁架节点2包括节点弦杆3和节点腹杆5；

其中，所述的试验装置主体1和待测试的桁架节点2，通过法兰4和法兰6连接：节点弦杆3和装置主杆9由法兰4通过螺栓连接，节点腹杆5和装置支杆10由法兰6通过螺栓连接；连接时，通过法兰、螺栓定位，使得节点的杆件和装置中相应的杆件的轴线重合；法兰和螺栓的具体规格应根据杆件的最大抗拉强度确定，以保证连接能始终实现荷载的有效传递；

在节点弦杆3的端部布置弦杆荷载传感器7，在节点腹杆5的端部布置腹杆荷载传感器8，以实时测试节点各杆件的内力。

在此基础上，通过对试验装置主体1施加简单的单向荷载，如压荷载，即可通过各连接杆件对待测试的桁架节点2施加多重边界条件，模拟其在实际结构中的受力状态；同时可在节点弦杆3和节点腹杆5的相交点或附近，布置应变计和位移计，以获得节点的荷载-变形、荷载-应变关系曲线等实时响应数据。

试验装置主体1的桁架形式可采用华伦式（Warren）桁架、普拉特（Pratt）桁架或芬克（Fink）桁架等其他常见形式；

试验装置主体1的桁架类型可采用钢桁架或钢-混凝土组合结构桁架；

所述节点弦杆3和节点腹杆5的横截面为矩形、圆形、椭圆形、工字型、L型或槽型；

所述节点弦杆3和节点腹杆5采用的钢材材料是普通钢材、高强钢材或不锈钢，采用的混凝土材料是普通混凝土或高强混凝土；

所述待测试的桁架节点2可以为K形、T形、N形、KT形、Y形或X形；根据不同形式节点区的需求，通过调整桁架装置的杆件来布置。

本发明的有益效果为：

（1）和目前常用的单个节点试验装置相比，该可拆卸式桁架节点试验装置避免了多个千斤顶多角度的联合作动、同步加载；通过该装置，仅需要施加单向荷载，即可通过装置杆件与待测试的桁架节点杆件之间的荷载传递，实现节点的复杂受力；因而操作简便，大大降低了试验难度；

（2）该可拆卸式桁架节点试验装置，可以使节点的边界条件与其在真实结构中的一致，能更准确地模拟待测试的桁架节点在桁架中的实际受力状态，提高了力学实验的准确性和可靠性；

（3）该桁架节点试验装置传力明确，可以通过力学概念及相关软件对节点杆件的荷载进行分析；同时，可以通过荷载传感器、应变计、位移计的配合使用，获得详实的节点试验数据，利于对试验结果的分析；

（4）该桁架节点试验装置中，通过法兰、螺栓与待测试的桁架节点连接，在节点破坏后，可将节点拆卸，连接新节点并进行试验，达到重复使用的效果，经济性好；