[发明专利]可消除摩擦影响且可对柱轴力进行控制的加载装置及方法

说明书

本发明目的是提供一种可消除摩擦影响且可对柱轴力进行控制的加载装置及方法，解决现有技术中，摩擦力影响试验结果准确性和柱轴力无法保持恒定的问题，使测得的结果更加准确。使得在对于梁柱组合体、框架柱的抗震性能进行试验时，通过在柱顶施加低周反复荷载的方法得到柱顶水平力与水平位移(P‑Δ)关系曲线以及节点区的非线性变形的情况下，梁柱组合体、框架柱的整体和局部的变形与水平力的关系更加精确。

技术领域

本发明涉及梁柱组合体和框架柱的受力性能研究，具体是一种可消除摩擦影响且可对柱轴力进行控制加载装置。

背景技术

梁柱节点、框架柱均是钢筋混凝土结构中受力性能复杂的重要部位，特别是在地震过程中，其抗震性能对整体结构的抗震性能起着至关重要的作用。目前国内外对梁柱组合体、框架柱受力性能的研究主要集中在试验研究和数值模拟两个方面，而试验研究的准确性对认识梁柱节点、框架柱的受力机理和滞回反应特征等起着不可替代的作用。对于梁柱组合体、框架柱的抗震性能试验，通常采用在柱顶施加低周反复荷载的方法(称为柱端加载试验)得到柱顶水平力与水平位移(P-Δ)关系曲线以及节点区的非线性变形情况，以研究梁柱组合体、框架柱的整体和局部的变形。此外，梁柱组合体试验、框架柱均需要考虑轴力对其滞回反应的影响，因此试验中需要对柱施加一恒定轴力。

以柱端加载的梁柱组合体试验为例对该问题进行说明。国内外主要存在两类柱端加载的梁柱组合体试验装置，但这两种试验装置均存在一定误差。

第一类试验装置的优点是，在试验过程中通过对油压千斤顶或竖向作动器的控制，试验者可以人为调整柱轴力的大小，轴力发生变化时可以及时进行调整，以保证整个试验过程中轴力保持恒定；而这类试验装置的缺点在于试验过程中油压千斤顶或竖向作动器施加的轴力通常较大，相应的就会使得与反力系统相连的铰轴或滑动小车会产生较大的摩擦力，这时试验测得的水平力就包含了这部分摩擦力，从而影响试验实测结果的准确性。

第二类试验装置的优点是，在试验过程中通过拧紧构件上下端钢板上的螺栓施加试验所需的轴力，试件与反力系统之间不存在摩擦，因此水平荷载P的测量值较准确；而这类试验装置的缺点是，柱子的轴力一般仅在试验开始前施加，试验过程中柱子轴力发生变化时无法及时对其进行调整或补偿，使得整个试验过程中轴力无法保持不变。

综上所述，现有两种试验装置都存在一定程度上的误差，均无法准确测得试验数据。

发明内容

本发明的目的是解决现有加载装置中摩擦力影响大和柱轴力无法控制的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，可消除摩擦影响且可对柱轴力进行控制的加载装置，其特征在于：包括反力梁、反力柱、竖向作动器、拉压力传感器Ⅰ、水平作动器、拉压力传感器Ⅱ、拉压力传感器Ⅲ、试件、铰轴、定位座Ⅰ、定位座Ⅱ、连接装置Ⅰ、连接装置Ⅱ和固定装置。

所述试件是一个“十”字型梁柱组合体框架，所述梁柱组合体框架分为上下左右四支，所述试件的四支横截面均为矩形。

所述反力梁与反力柱均为钢结构支架，所述反力梁的两端分别固定在两根反力柱上。所述固定装置包括钢板Ⅰ、钢板Ⅱ、钢板Ⅲ、螺纹杆Ⅰ、螺纹杆Ⅱ、螺纹杆Ⅲ、螺纹杆Ⅳ。

所述传感器和试件用固定装置固定，具体固定方式为：所述传感器的一个端面与钢板Ⅰ相接，传感器的另一个端面与钢板Ⅱ相接。所述试件的上支与钢板Ⅱ相接，试件的下支与钢板Ⅲ相接。所述螺纹杆Ⅰ、螺纹杆Ⅱ、螺纹杆Ⅲ、螺纹杆Ⅳ从上到下依次穿过钢板Ⅰ、钢板Ⅱ、钢板Ⅲ，并在钢板Ⅰ和钢板Ⅲ的端面上用螺母拧紧。

所述钢板Ⅲ与水平地面通过铰轴相连，如图4所示，所述铰轴包括三片扇形板和连接轴，所述三个扇形板的形状大小一致且叠放在一起，所述扇形板对称轴上设有通孔，所述连接轴依次穿过三个扇形板的通孔，将三个扇形板铰接在一起，并用螺母拧紧连接轴尾端，所述中间位置的扇形板固定在钢板Ⅲ上，两侧的扇形板固定在地面上；