[发明专利]一种结构试验测力支座

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构工程试验测力支座，属于土木工程试验技术领域。

背景技术

结构试验是研究结构理论及设计方法的主要手段，因此试验中需要通过测量结构的反应，如结构的位移，应变等来分析结构的力学性能。然而试验中结构内力或支座反力对结构理论的验证具有更直接的作用。当试验研究的对象为单独的构件、子结构等静定结构时，可以根据平衡方程精确确定构件任意截面的内力(如简支梁、节点等构件的力学性能试验)，当试验研究的对象为复杂的超静定结构时，则不能直接确定结构的内力或支座反力。因此，超静定结构的内力和支座反力的测定成为目前很多复杂结构试验时的重要任务和内容。

为了直接测定结构中的内力或支座反力，研究者们提出并开发了一些测量力的一些测力计和测力传感器，如钢环拉力计、环箍式压力计、液压式压力计等测力传感器。这些传感器可以较好测量单向力，如拉力、压力或弯矩，然而，结构中的内力或反力往往同时存在不同方向的力，如固端支座的反力同时存在轴力、剪力和弯矩，采用多个单向传感器同时布置一般难以实现，并且费用昂贵。因此研究开发能精确测定多反力的测力支座对提高结构试验技术及方法具有重要的意义。

发明内容

本发明提出了一种结构工程试验测力支座，通过在试验对象支座部位加设钢管及扁钢来测定支座部位的轴力、剪力和弯矩。本发明适用于土木工程结构试验中研究对象为超静定结构时的试验。本发明构造简单，所需材料成本低廉，不仅可以同时测定支座的各种反力，并且可以重复利用。

一种结构工程试验测力支座，其特征在于：包括结构柱(1)、连接板(2)、高强螺栓(3)、支座短梁(4)、钢管(5)、钢垫板(6)和光面钢筋(7)或滚轴之一，在支座底部设置支座短梁(4)，结构柱(1)底部通过高强螺栓(3)和连接板(2)与支座短梁(4)相连，在支座底部设置支座短梁(4)，支座短梁(4)底部通过焊接固定三个钢管(5)，三个钢管(5)以等腰三角形位置布置，钢管(5)通过钢垫板设置一层光面圆钢筋(7)或滚轴置于基础上。每个钢管至少贴4个电阻应变片，该4个电阻应变片在一条水平线上。

进一步，结构柱为混凝土柱或钢柱。

进一步，支座短梁为混凝土短梁或钢短梁。

进一步，在支座短梁(4)一侧或两侧水平方向焊接扁钢(8)，扁钢(8)与周围基础连接。

三个钢管和扁钢上都贴电阻应变片(各4个)。测量时，右侧两个钢管的电阻应变片串联，可以测定反力F₁，左侧钢管电阻片可以测定反力F₂，扁钢上的电阻片可以测出水平反力H₁和H₂，在按照等腰三角形确定钢管位置以及侧面扁钢位置后，则可以得出支座反力：

轴力F＝F₁+F₂

剪力V＝H₁+H₂

弯矩M＝F₁L1-F₂L2-H₁h₁-H₂h₂

当为滑动支座时，可以不设置扁钢。

当为铰支座时，可以设一扁钢。

与一般测力传感器相比，本发明的优点是：

(1)此测力支座，可以模拟不同的支座条件，提供不同的约束条件。

(2)可以同时测定轴力、剪力和弯矩或其中的任意一项或两项。

(3)三个钢管的布置可以提高测量精度。

(4)所用材料成本低廉，构造简单。

附图说明

图1是本发明结构工程试验测力支座正立面图；

图2是本发明测力支座底部钢管立面图、平面图；

图3是本发明测力支座侧面扁钢立面图、平面图及应变片分布图；

图4是本发明测力支座反力计算简图；

图5本发明是当为固端支座时，两侧分别设一扁钢。

图6本发明是当为滑动支座时，可以不设置扁钢。

图7本发明是当为铰支座时，设一扁钢。

图8是本发明的实施例图。

图9本发明的测力支座实施例正视图。

图10剪力随时间变化结果。

图11轴力随时间变化结果。

图12弯矩随时间变化结果。

图中：1-结构柱，2-连接板，3-高强螺栓，4-支座短梁，5-钢管，6-钢垫板，7-光面钢筋，8-扁钢。

具体实施方式