[发明专利]带非加载边弹性转动约束的钢板屈曲试验装置及试验方法在审

专利信息
申请号: 202110656979.8 申请日: 2021-06-11
公开(公告)号: CN113504113A 公开(公告)日: 2021-10-15
发明(设计)人: 左志亮;叶凌波;蔡健;张伟生;朱东烽;陈庆军;刘荣坤;颜新星 申请(专利权)人: 华南理工大学;广东筠诚建筑科技有限公司
主分类号: G01N3/08 分类号: G01N3/08;G01N3/04;G01N3/02
代理公司: 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 代理人: 沈观亮
地址: 510640 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 加载 弹性 转动 约束 钢板 屈曲 试验装置 试验 方法
【说明书】:

发明公开了一种带非加载边弹性转动约束的钢板屈曲试验装置及试验方法,该装置包括底座、轴向加载部件、侧向加载部件和非加载边约束部件;底座上安装有夹持试件钢板下端的固定夹具;侧向加载部件包括反力墙和安装在反力墙上的多组侧向力加载件,每一侧向力加载件包括螺纹顶杆、套接螺纹顶杆的调节螺母和安装在螺纹顶杆的应力传感器,螺纹顶杆穿过对应轴向槽并抵接试件钢板的一面;轴向加载部件可升降地设置在反力墙上,用以沿轴向下压试件钢板;非加载边约束部件设置在试件钢板侧边,其包括铰链、弹簧、固定柱和连接板,铰链连接所述固定柱和所述连接板,弹簧设于固定柱和连接板之间,连接板抵接试件钢板的非加载边,以提供弹性可转动约束。

技术领域

本发明涉及钢板屈曲试验装置技术领域,具体为一种带非加载边弹性转动约束的钢板屈曲试验装置及试验方法。

背景技术

近年来,随着社会经济的快速发展,大量高层、超高层建筑开始涌现,在这些建筑结构中,纯钢板剪力墙以及钢板混凝土组合剪力墙、钢管混凝土柱等钢-混凝土组合构件得到越来越多的应用。然而,随着高强混凝土以及高强度钢材的应用,这些构件外侧钢板的宽厚比也越来越大,钢板局部屈曲的问题也逐渐凸显,受到工程人员的重视。在造价经济性方面,采用薄壁组合构件时一般要求钢材及混凝土两者材料力学特性得到充分发挥,钢材要充分发展其屈服强度。在结构安全上来说,钢板局部屈曲问题的出现会导致构件提早破坏甚至结构的整体失效,造成灾难。因此,在经济性与安全性的共同要求下,对组合结构钢板局部屈曲问题的研究很有必要。只有弄清钢板局部屈曲的规则与模态,才能够针对性采取措施避免或延迟钢板局部屈曲的发生。这不仅能产生良好的经济意义,适应时代发展的潮流,且对于钢-混凝土组合结构以及薄壁钢结构在工程中的发展应用也具有重要意义。

现今,国内外已有部分学者开始对方形、矩形以及其他截面钢管混凝土柱的局部屈曲性能进行相关研究。然而,目前对于钢板局部屈曲的研究并不全面,且这些研究大多处于有限元和理论研究阶段,研究结果无法与准确的试验数据进行对比和校正。原因在于,国内外缺乏系统研究钢板局部屈曲的试验装置。且目前仅有的若干针对钢管混凝土柱外侧钢板局部屈曲性能的试验研究中,也存在诸多问题。如:加载设计不合理,加载端设备无法精确单独施加荷载给钢板、无法考虑内侧混凝土所产生的侧约束力大小、无法准确考虑边界条件的作用、目前的试验研究都是基于特定的构件,试验结果不具备普遍意义等。以上这些问题都直接制约了钢结构及组合结构局部屈曲性能的研究进程。

实际工程应用中如纯钢板剪力墙以及钢板混凝土组合剪力墙等构件中的钢板非加载边约束条件并非是固定约束和纯铰接约束,而是一种弹性可转动约束,但是目前还缺乏针对于非加载边界弹性可转动约束的研究,于是无法准确的对实际工程中的钢板局部屈曲性能进行相关研究,因此,非常有必要对钢板局部屈曲试验加载装置进行开发,且装置要具备模拟混凝土对钢板的侧向压力以及钢板的约束边界条件的功能。

发明内容

本发明的首要目的在于克服上述现有技术的不足之处,提供了一种带非加载边弹性可转动约束的钢板屈曲试验装置。

本发明的第二个目的在于提供了一种钢板屈曲的轴向加载试验方法。

为实现第一个目的,本发明提供如下技术方案:

一种带非加载边弹性可转动约束的钢板屈曲试验装置,用以研究试件钢板的屈曲性能,包括底座、轴向加载部件、侧向加载部件和非加载边约束部件;

所述底座上安装有夹持试件钢板下端的固定夹具;

所述侧向加载部件包括反力墙和安装在所述反力墙上的多组侧向力加载件,反力墙设于底座上并沿轴向贯穿设置多个轴向槽,侧向力加载件的组数与所述轴向槽数量一致,且每组所述侧向力加载件包含至少一个侧向力加载件,每一所述侧向力加载件包括螺纹顶杆、套接螺纹顶杆的调节螺母和安装在所述螺纹顶杆的应力传感器,所述螺纹顶杆穿过对应所述轴向槽并抵接试件钢板的一面;

所述轴向加载部件可升降地设置在所述反力墙上,且与所述固定夹具上下对应,用以沿轴向下压试件钢板;

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