[发明专利]一种加载点约束型钢梁整体稳定试验的四点受弯装置

说明书

本发明公开了一种加载点约束型钢梁整体稳定试验的四点受弯装置，包括球铰支座、侧向支承架、分配梁、液压千斤顶和竖向反力架。被测钢梁两端支承于球铰支座，球铰支座仅为被测钢梁提供竖向约束；侧向支承架设置于加载点处，约束被测钢梁和分配梁在加载点处的侧向变形；分配梁通过球铰支座、平面推力轴承、滚柱滚动块与被测钢梁连接，仅施加竖向荷载；竖向反力架为分配梁提供竖向荷载。本发明摒弃传统装置释放加载点约束的策略，采用加载点约束型，实现加载与侧向约束同点布置，精确表征钢梁的侧向无支承长度。其构造简单、受力明确，解决了传统钢梁整体稳定试验装置无法避免的加载点多于约束等难题，对研究钢梁整体稳定的性能具有重要价值。

技术领域

本发明属于钢结构试验技术领域，具体涉及一种加载点约束型钢梁整体稳定试验的四点受弯装置。

背景技术

钢梁的整体稳定性能是钢结构研究和设计中最重要的性能指标之一。该性能一般可采用试验的方式获得关键参数。传统的钢梁整体稳定试验装置（三点受弯或者四点受弯简支梁），通常将“夹支”约束设置于支座处，在加载点通过千斤顶施加竖向荷载，并将被测钢梁支座间的距离作为被测钢梁的侧向无支承长度。由于加载点的位置和力的作用方向不能随着被测钢梁的侧向弯扭变形而发生变化，因此加载点处对被测钢梁其实存在额外的约束，钢梁的侧向无支承长度与理论不符。现有试验装置着眼于释放加载点多于约束的角度，在加载点处设置刀铰、球铰支座等方式，但都无法完美实现竖向加载的同时，被测钢梁平面外转动和平动自由发展的目标。此外，钢梁支座普遍采用辊轴或者钢棒等形式也将限制被测钢梁端部平面外的转动和截面翘曲。钢梁的整体稳定性能对平面外转动和翘曲约束等多于约束极为敏感，试验装置引入的多于约束往往造成试验结果失真。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种加载点约束型钢梁整体稳定试验的四点受弯装置，约束加载点处的平面外变形，使之接近于理想的“夹支”支座，同时释放支座处的约束，形成一种稳定的试验装置，其构造简单、约束清晰、受力明确、整体稳定。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种加载点约束型钢梁整体稳定试验的四点受弯装置，包括球铰支座、侧向支承架、分配梁和竖向反力架。

进一步的，所述球铰支座是指在被测钢梁的支承点处下翼缘焊接钢质半球，并将其支承于支承墩上，支承墩和半球表面均涂抹润滑油。

进一步的，在混凝土地坪上摆放支承墩、侧向支承架和竖向反力架，所述侧向支承架位于被测钢梁纵向的4分点处，竖向反力架位于被测钢梁跨度的中点，将侧向支承架的抗剪键伸入混凝土地坪的槽道内，将侧向支承架和竖向反力架通过锚杆锚固于混凝土地坪。

进一步的，所述钢质半球，其受压承载力不应小于四点弯曲钢梁的承载力且直径不宜超过被测钢梁下翼缘宽度的0.2倍。所述支承墩其尺寸应满足稳定性要求，同时在被测钢梁端部横向扭转10度时，被测钢梁下翼缘不应与支承墩之间发生碰撞。

进一步的，所述分配梁为H形截面钢梁，且承载力和刚度均不应小于被测钢梁的2倍，分配梁的下翼缘焊接钢质半球，其几何尺寸与支座处钢球尺寸相同。在分配梁底钢质半球与被测钢梁的上翼缘之间应设置平面推力轴承和滚柱滚动块，平面推力轴承和滚柱滚动块的承载力均不小于钢梁的竖向承载力。分配梁的顶端与竖向反力架之间安装液压千斤顶。

进一步的，所述侧向支承架为门架式结构，门架宽度和高度应与被测钢梁及分配梁相协调，构件截面采用H形截面；侧向支承架上，在被测钢梁上、下翼缘，分配梁上翼缘高度处，均设置可调节顶推装置。

进一步的，所述可调节顶推装置由四根高强度螺栓杆、顶推端板和钢棒焊接组成，螺栓杆的直径不小于16 mm且配置双螺母，顶推端板的厚度不小于为20 mm，钢棒的直径不小于20 mm，长度不小于50 mm。可调节顶推装置采用螺栓与侧向约束框架相连，通过对双螺母进行施拧调节装置位置。

进一步的，所述侧向约束架，当被测钢梁平面外转动10度时，被测钢梁的上下翼缘不应与侧向支承架碰撞。