[发明专利]一种钢筋混凝土板柱结构柱下测力装置及标定套件

说明书

本发明涉及一种钢筋混凝土板柱结构柱下测力装置及标定套件。板柱结构在局部意外灾害作用下节点容易发生脆性冲剪破坏，结构系统中一旦出现小范围的初始破坏，剩余结构的替代传力路径延性和承载力低，很容易触发大范围的连续倒塌。连续倒塌是结构系统的非线性动力过程，冲剪破坏后各柱承担荷载是分析内力重分布的重要数据，根据各柱位置不同，可能受压、弯等多种荷载作用。设计实施钢筋混凝土板柱结构的抗连续倒塌试验，通过分析整体结构的内力重分布情况，做出加强设计避免连续倒塌破坏的发生。本专利使用自制部件，通过应变片的特定布置顺序和连接方式，可准确测量柱下反力，为钢筋混凝土板柱结构的抗连续倒塌试验研究提供了可靠支持。

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土板柱结构连续倒塌性能测试装置，属于建筑结构防灾减灾领域。

背景技术

板柱结构在局部意外灾害作用下节点容易发生脆性冲剪破坏，结构系统中一旦出现小范围的初始破坏，剩余结构的替代传力路径延性和承载力低，很容易触发大范围的连续倒塌。连续倒塌是结构系统的非线性动力过程，冲剪破坏后各柱承担荷载是分析内力重分布的重要数据，根据各柱位置不同，可能受压、弯等多种荷载作用。设计实施混凝土板柱结构抗连续倒塌试验，通过分析整体结构的内力重分布情况，做出加强设计避免连续倒塌破坏的发生。

目前普通力传感器无法测量偏心荷载，且自制测量装置容易受到其他荷载影响，精度很难达到要求。因此，有必要设计一种造价合理且精度较高的可柱下测力装置。

发明内容

钢筋混凝土板柱结构的连续倒塌试验通常需要测量各柱的柱下反力，除中柱受轴向压力外，边柱和角柱均受到偏心荷载作用。本发明可通过在柱下布置4个测量套筒，测量上方柱所受偏心荷载。此外还配套设计了标定套件，可有效提高本测量装置的测量精度。

进一步地说，为保证荷载稳定传递至4个测量套筒。将4个荷载测量套筒放置于固定钢支座(3)和柱底固定钢板(4)中间，并与4个预留螺纹孔对齐。将荷载传递螺栓(1)通过螺纹孔拧入荷载测量套筒(2)，两者通过丝扣连接，如此将固定钢支座(3)和上方装置(4，5)连接，还能保证受拉侧螺栓将受拉荷载传递至测量套筒，保证施加荷载稳定传递至4个测量套筒。进一步地说，当柱体受拉或受压时，由于作用力往往不是沿着柱体的中心轴线方向，因而柱体还会受横向力和弯矩作用，本发明中应变片分别以横-竖-横-竖方向沿中心线等间距布置(图3)，通过串联的方式相连，各连接点预留一根信号线与采集设备相连。可以最大程度减少横向力及弯矩的影响。

进一步地说，测量期间套筒(2)处于弹性阶段是高精度测量的重要保障，套筒受拉/压变形，电阻式应变片将测得应变反馈至采集仪器，进一步计算出所受荷载。40Cr钢调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性，本发明选用40Cr钢作套筒原材。

进一步地说，为避免装配过程中的误差，试验前通过对偏心加载钢梁(6)施加多组压力，将荷载测量套筒(2)与力传感器(7)测得数据进行对比，对测力装置和采集软件进行标定调试。

本发明的优点与效果

1.可测量偏心荷载。传统力传感器只能测量轴向荷载，本发明通过4个自制柱下测力套筒完美解决此问题。

2.装配简单，造价合理。本发明可与钢筋混凝土柱直接相连，并可做钢筋混凝土结构的一部分使用，可以安装在任何柱下，并且所有制作材料造价低，与专业力传感器相比成本大幅下降。

3.适用范围广阔。近些年钢筋混凝土板柱结构试验大幅增多，本发明在上述优点下有广阔的使用场景。

附图说明

图1为荷载传递螺栓示意图

图2为荷载测量套筒示意图

图3为应变片连接和布置方式

图4为测力装置示意图

图5为测力装置及标定套件