[发明专利]一种混凝土结构教学纯扭加载装置

说明书

本发明公开一种混凝土结构教学纯扭加载装置，包括匚型双铰接扭转臂、试件扭转盒、承载支墩和位于承载支墩底部的直线滑块，匚型双铰接扭转臂包括L型梁、直型梁和两套单向360°自由转动的铰接端，竖向伺服油缸的底端与匚型双铰接扭转臂的上铰接端连接，L型梁的一端连接上铰接端，另一端通过另一铰接端与直型梁连接，匚型双铰接扭转臂的直型梁末端安装到试件扭转盒上；混凝土试件的底部固定，混凝土试件的前部固定到试件扭转盒上与承载支墩相对的一侧；试件扭转盒铰接在承载支墩上，直线滑块滑动装配在反力座或反力地基上。该装置不仅设计简约，而且安装方便和操作简单，在加载过程中真正的实现试件的纯扭加载，扭矩和扭转角的对应关系。

技术领域

本发明涉及土木工程结构试验加载系统技术领域，特别是涉及一种混凝土结构教学纯扭加载装置。

背景技术

《混凝土结构基本原理》是土木工程专业本科生的一门主要专业课程，课程的主要目的是使学生掌握由钢筋和混凝土两种材料所组成的结构构件的基本力学性能及计算方法。为了使学生认识混凝土构件的破坏全过程，更好地学习和掌握混凝土构件的基本力学性能及计算方法，均会安排相应的混凝土构件试验课程，试验课程大多包括混凝土三点弯曲、受剪切、受压和受扭的加载试验，这些试验在国标混凝土试验方法中都做了详细的说明。

为了让学生能够学习和掌握混凝土受扭构件的加载试验方法，通过试验观查和对试验结果的分析计算，认识受扭构件的受力机制和全过程反应，加深理解和掌握受扭构件的力学性能，研制了能够对混凝土进行真正纯扭的加载装置。

目前我国高校中为土木工程专业学生开设混凝土纯扭的教学实验课程并不多，对国标混凝土试验方法和众高校已有的纯扭试验加载装置进行分析，主要找到以下几点不足之处：

1、部分纯扭加载装置中设计了扭转支座，但仍然存在切向的摩擦力。导致实验所测得的扭转与设计理论存在较大偏差；

2、大部分纯扭加载装置配置比较落后，在教学试验中不便于学生对梁的裂缝和破坏情况进行及时的观查；

3、大部分设备都是近似纯扭加载装置，设计笨拙，模块化程度底，试验安装繁琐，可操作性差，不利于学生进行自主实践等。

发明内容

本发明的目的是提供一种混凝土结构教学纯扭加载装置，以解决上述现有技术存在的问题，该装置不仅设计简约，而且安装方便和操作简单；同时加载装置将会随试件的受力伸长而自动产生位移，很好解决了混凝土试件扭转后伸长的变形约束问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种混凝土结构教学纯扭加载装置，包括匚型双铰接扭转臂、试件扭转盒、承载支墩和位于承载支墩底部的直线滑块，所述匚型双铰接扭转臂包括两套单向360°自由转动的铰接端、一件直型梁和一件L型梁，竖向伺服油缸的底端与所述匚型双铰接扭转臂的上铰接端连接，所述L型梁的一端连接上铰接端，另一端通过另一铰接端与直型梁连接，所述匚型双铰接扭转臂的直型梁的末端固定安装到所述试件扭转盒上；待加载的混凝土试件的底部固定，混凝土试件的前部固定到所述试件扭转盒上与承载支墩相对的一侧；所述试件扭转盒铰接在所述承载支墩上，所述直线滑块滑动装配在反力座或反力地基上。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明的混凝土结构教学纯扭加载装置，利用学校常用的回字型自反力加载试验系统，布置扭转装置，通过匚型扭转臂和旋转自动延展系统实现纯扭加载。该装置操作简便和受力明确；力学模型简易明了，易于学生自主实验；同时改装装置扭转角度大，实现大变形破坏，扭矩和扭转角实时显示在软件界面中，可以让学生观察纯扭实验试件的全过程破坏现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。