[发明专利]输电铁塔主材角钢轴力与弯矩协调加载装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种输电铁塔主材角钢轴力与弯矩协调加载装置及测量方法，涉及输电铁塔主材角钢轴力与弯矩协调加载方法和装置以及测量方法技术领域。所述装置包括左右两个竖直固定在地面上的反作用力墙，其中的一个反作用力墙的内侧安装有四个液压缸，液压缸动力输出端上固定有刚性连接板，所述刚性连接板上固定有连接角钢，连接角钢分别与铁塔模型四根主材角钢的一端通过螺栓固定连接，铁塔模型四根主材角钢的另一端与另一个反作用力墙固定连接，连接角钢与主材角钢之间设有垫层；每根主材角钢的两肢上按一定规律粘贴4个应变片。所述装置通过对主材角钢的偏心加载，实现在输电铁塔主材角钢上轴力与弯矩的协调加载。

技术领域

本发明涉及输电铁塔主材实验装置及测量方法技术领域，尤其涉及一种输电铁塔主材角钢轴力与弯矩协调加载方法和装置以及测量方法技术领域。

背景技术

传统的输电铁塔结构实验通常是通过建立铁塔整体的全尺寸或缩比实验模型，利用实验装置将外界载荷施加在节点上，进而研究其力学模型。然而在实验室条件下研究输电铁塔节点对结构整体的力学性能影响时，通常需要建立输电铁塔的局部模型，再通过施加载荷以模拟输电铁塔整体的受力状况，此时载荷边界条件对结构整体影响较大。输电铁塔是典型的空间桁架结构，杆件受力以轴向载荷为主，但同时也伴随着一定的弯矩作用，而偏心产生的附加弯矩对铁塔构件的承载力有不利影响。因此采用局部模型研究铁塔的受力状况时，不可忽略附加弯矩对铁塔结构的影响，需要在角钢上同时施加轴向载荷和弯矩，然而目前没有同时协调施加主材角钢轴力和弯矩的实验方法和装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种输电铁塔主材角钢轴力与弯矩协调加载装置及测量方法，所述装置通过对主材角钢的偏心加载，实现在输电铁塔主材角钢上轴力与弯矩的协调加载，并通过粘贴应变片测量主材角钢上实际所受的轴向载荷与弯矩，以验证测量方法与装置的正确性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种输电铁塔主材角钢轴力与弯矩协调加载方法及装置，其特征在于：包括左右两个竖直固定在地面上的反作用力墙，其中的一个反作用力墙的内侧安装有四个液压缸，液压缸动力输出端上固定有刚性连接板，所述刚性连接板上焊接有强度较高的连接角钢，连接角钢分别与铁塔模型四根主材角钢的一端通过螺栓固定连接，铁塔模型四根主材角钢的另一端与另一个反作用力墙固定连接，连接角钢与主材角钢之间设有垫层，通过改变所述垫层厚度调节二者之间的偏心距离，使主材角钢偏心受力；每根主材角钢的两肢上按一定规律粘贴4个应变片，通过测量与计算得到主材角钢实际受到的轴力与附加弯矩，以验证施加的轴力与附加弯矩是否正确。

进一步的技术方案在于：所述液压缸采用双作用液压缸，能够施加拉力和压力，且内部设有油压实时采集装置，可实时采集油压值。

进一步的技术方案在于：所述连接角钢的螺栓孔位于角钢主惯性轴与角钢两肢的交点处，使连接角钢实现轴心受力。

进一步的技术方案在于：所述主材角钢上设有槽型孔，连接角钢与主材角钢之间通过螺栓固定连接。

本发明还公开了一种输电铁塔主材角钢轴力与弯矩测量方法，其特征在于包括如下步骤：

在所述装置的主材角钢两肢上安装应变片；

采用半桥接线法多次将应变片接入应变仪，读取应变仪读数；

根据应变仪读数计算主材角钢的轴力P、角钢主惯性轴z的附加弯矩M_z和角钢主惯性轴y的附加弯矩M_y。

进一步的技术方案在于：所述应变片安装方法如下：

应变片a和应变片b分别粘贴在主材角钢主惯性轴y与主材角钢两肢的交点处，二者与角钢顶点O'的距离均为m；

应变片c和应变片d相对于主惯性轴z轴对称布置，距离O'点的距离均为n；

以上4个应变片的粘贴方向均沿角钢轴线方向。