一种可调节加载角度的空间节点试验加载装置

技术领域

本发明针对空间复杂节点力学性能试验技术领域，提供了一种可调节加载角度的空间节点试验加载装置。

背景技术

随着经济日益发展，建筑结构设计中新的设计思路和设计理念层出不穷，结构形式趋向多元化、复杂化。对于整体结构而言，节点是主要连接方式之一，是整个结构的重要组成部分，在结构设计、施工、结构服役过程中始终扮演着重要的角色。结构的复杂化就导致节点形式多样，在建筑结构设计和使用过程中针对节点产生的问题也逐渐凸显。

根据现有研究表明，多数建筑在遭遇诸如地震、台风等不可抗力时，节点往往先于其它构件发生破坏，并且损坏程度更大。这是因为节点形式多变，受力工况最复杂，应力最集中等原因。所以对于建筑结构而言，节点往往是整个建筑结构的薄弱位置，针对节点的设计和研究工作显得至关重要，这就需要一系列试验研究提供理论指导基础。

虽然如今国内外针对结构节点的研究正在不断推进，但多数停留在十字形、T形等简单平面节点形式研究上，而针对空间复杂节点的研究止步不前。这是由于目前大多数实验室的力学性能试验加载装置和加载设备一般只具有平面加载能力，不能提供空间多个方向的加载功能，或者仅能支持单种简单形式的空间加载功能。往往针对大型项目的某种空间节点试验单独建设的加载装置，在面对其他复杂形式的节点时束手无策，不能满足研究人员的需求。因此针对空间节点力学性能试验以及其他普通力学性能试验，满足各种复杂节点的加载需求，设计一种空间复杂节点加载装置显得十分重要。

发明内容

针对目前缺乏空间复杂节点加载装置的问题，本发明设计了一种可调节加载角度的空间节点试验加载装置，适用于各种复杂空间节点加载试验和普通力学性能试验。

所述的可调节加载角度的空间节点试验加载装置，由控制台、底座、底座外环、外圈弧形刚梁、内圈弧形刚梁、圆形钢轨、移动式底座、液压锁紧装置、加载作动器组成。底座与地面固定，内圈弧形刚梁与底座固定；底座外环由控制台控制可绕底座进行转动或固定在底座上；外圈弧形刚梁固定在底座外环上，随底座外环一起转动，实现水平方向角度可调节的功能。

进一步地，所述的内、外圈弧形刚梁和圆形钢轨均为同圆心优弧形状，保证移动式底座可以滑动至水平位置以及水平以下位置，提供水平向或斜向上加载方向的功能。

优选地，所述的圆形钢轨可固定在底座、底座外环上，也可以固定在弧形刚梁上，并且是可拆卸装置，这样根据不同的试验需求在同一弧形刚梁上配置多个移动式底座和加载作动器。

进一步地，所述的移动式底座携带液压锁紧装置，套在圆形钢轨上并与弧形刚梁紧密接触，与内、外圈弧形刚梁接触面为弧面，与加载作动器接触面为平面。通过控制台可以控制移动式底座沿弧形刚梁在圆形钢轨上滑动，停止滑动后，控制台可以控制液压锁紧装置将移动式底座锁死在圆形钢轨上，弧形刚梁与移动式底座紧密接触，并提供反力作用，实现了平面内加载作动器加载方向可调节的功能。由于移动式底座滑动和液压锁紧的功能目前已经十分成熟，但不在本专业领域范围内，故不做详细阐述。

进一步地，所述的加载作动器通过加载作动器底板与移动式底座螺栓连接。

可选地，加载作动器的数量和功能可根据试验需求配置。

本发明的有益效果如下：

1.通过控制台控制弧形刚梁绕底座旋转，控制移动式底座沿弧形刚梁滑动和锁死，实现了平面内和空间上任意角度可调节的功能，使得加载作动器可以提供大范围角度方向的加载功能，满足各种复杂空间节点的试验加载需求。

2.采用同圆心优弧形刚梁，避免各个加载作动器的加载方向错位，同时可提供水平向和斜向上的加载方向。

3.移动式底座和加载作动器均可根据试验要求灵活配置，并且不仅适用于空间节点力学试验，同时支持各种普通力学性能试验和多轴拉压试验，提高设备的利用率，减少试验设备资金的投入和实验室占地。

附图说明

图1可调节加载角度的空间节点试验加载装置示意图

图2可调节加载角度的空间节点试验加载装置正视图

图3可调节加载角度的空间节点试验加载装置左视图

图4复杂空间节点试验加载实施例示意图

图中：1、控制台；2、底座；3、底座外环；4、外圈弧形刚梁；5、内圈弧形刚梁；6、圆形钢轨；7、加载作动器底座；8、液压锁紧装置；9、加载作动器；10、加载作动器底板；11、螺栓；12、节点试件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1中为本发明提供的一种可调节加载角度的空间节点试验加载装置，包扩：由控制台1、底座2、底座外环3、外圈弧形刚梁4、内圈弧形刚梁5、圆形钢轨6；移动式底座7、液压锁紧装置8、加载作动器9、加载作动器底板(10)、螺栓11。图2为可调节加载角度的空间节点试验加载装置正视图；图3为可调节加载角度的空间节点试验加载装置左视图；图4为以复杂空间节点试件为例展示该加载装置的各项功能和实施方式。

如图4所示，使用时，确定空间节点12所需要的加载的方向和位置。底座2固定不动，内圈弧形刚梁5与底座2连接保持不动，外圈弧形刚梁4与底座外环3固定连接，使用控制台1控制底座外环3围绕底座2旋转至试件加载需要的角度位置。停止旋转后，由控制台1控制底座外环3固定在底座2上使整个刚梁保持不动，提供反力。

使用控制台1调节套在圆形钢轨6上的各个移动式底座7沿外圈弧形刚梁4或内圈弧形刚梁5内侧滑动，直到符合节点试件12的各个加载方向要求。移动式底座7停止滑动时，控制台1控制液压锁紧装置8将移动式底座7锁死在圆形钢轨6上，并与外圈弧形刚梁4或内圈弧形刚梁5紧密接触提供反力。根据节点试件选择合适的加载作动器9，加载作动器9包含加载作动器底板10，螺栓11穿过加载作动器底板10将加载作动器9固定在移动式底座7上，调节加载端部与试件12接触后即可开始试验。

上面仅以单个复杂空间节点试件实施例结合附图，展示本发明提供的可调节加载角度的空间节点试验加载装置的具体实施方式，但不局限于这一种实施方式，不作为本发明的限制。在所属领域中普通技术人员所做出任何无实质性创新的改动、等同替换等，应视为本发明的保护范围之内。