一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置

技术领域

本发明涉及于土木工程领域，具体涉及一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置。

背景技术

拟静力试验，也称伪静力试验，低周往复荷载试验，是工程结构抗震试验领域一种常用试验方法。该方法对结构或结构构件施加多次往复循环作用，试验中控制结构的变形量与荷载量，使结构或结构构件在正反两个方向重复加载和卸载的过程，用静力的方法来模拟地震时结构在往复振动中的受力特点和变形特点。

在普通的拟静力试验中，常见的加载装置包括了外侧的反力架、提供轴向力的千斤顶装置和提供水平侧力的电液伺服作动器装置。其中，为了保证试件的顶部能够水平运动且不发生转动，除了需要施加轴向力和水平侧力外，还需要在试件顶部施加弯矩，这时即需要额外通过平行四连杆装置来实现。

现有的拟静力试验中平行四连杆装置与千斤顶装置或电液伺服作动器装置的衔接如若不合适，很容易对加载效果产生严重影响，导致试验的精准性较差和通用性较差。

发明内容

本发明为解决现有的拟静力试验中无法很好保证试件顶部水平运动，平行四连杆装置与千斤顶装置或电液伺服作动器装置的衔接如若不合适时容易对加载效果产生严重影响，导致试验的精准性较差和通用性较差的问题，而提出一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置。

本发明的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置，其组成包括框架、一号作动器、竖梁、二号作动器、横梁、平行四连杆机构和连接件；

框架内部底面一侧设有平行四连杆机构，平行四连杆机构的底端与框架内部底面铰连接，平行四连杆机构的顶端与横梁的一端下表面铰连接，横梁的另一端与竖梁的顶端固定连接，横梁与框架内壁之间设有一个一号作动器，且一号作动器的底部与框架的内部顶端固定连接，竖梁与框架内壁之间设有二号作动器，二号作动器的底部与框架的内部侧壁固定连接，横梁的上表面中部设有一个连接件，连接件用于固定测试试件；

进一步的，所述的平行四连杆机构包括顶板、一号连杆、二号连杆、底板、三号连杆、四号连杆和中梁；

顶板的下表面沿轴线方向均匀的设有一号连杆和三号连杆，且一号连杆的顶部与顶板下表面的一端铰连接，三号连杆的顶部与顶板下表面的另一端铰连接，一号连杆的底部与二号连杆的顶部铰连接，二号连杆的底部与底板上表面的一端铰连接，三号连杆的底端与四号连杆的顶端铰连接，四号连杆的底端与底板上表面的另一端铰连接，四号连杆顶部与二号连杆顶部之间设有一个中梁，且中梁的一端与四号连杆顶部铰连接，中梁的另一端与二号连杆顶部铰连接；

进一步的，所述的一号连杆、二号连杆、三号连杆、四号连杆和中梁的截面均为工字型截面；

进一步的，所述的一号连杆、二号连杆、三号连杆和四号连杆的长度相同；

进一步的，所述的顶板与底板的厚度相同；

进一步的，所述的底板的四角处分别设有一个通孔，每个通孔的内部设有一个螺栓，底板通过螺栓与框架的内部底面固定连接，所述的顶板的边缘共设有六个通孔，每个通孔的内部设有一个螺栓，顶板通过螺栓与横梁的底部固定连接；

进一步的，所述的一号作动器的输出端与横梁上表面的中部接触；

进一步的，所述的二号作动器的输出端与竖梁的侧面底部接触；

进一步的，所述的竖梁、横梁、平行四连杆机构和连接件均为钢结构；

进一步的，所述的横梁与竖梁的截面均为工字型截面，且沿长度方向均匀设有加劲肋；

进一步的，所述的平行四连杆机构的所有铰连接处均涂有工业润滑油；

进一步的，在使用时，测试试件放置于框架内部底面上，测试试件的顶部与横梁的下表面的中部接触，测试试件的顶部侧面与竖梁的另一侧面留有空间，启动横梁上方的一号作动器，并对横梁施加一个逐渐增大的竖直向下的作用力，直到作用力达到某一试验设计值，然后保持该作用力不变，从而实现对测试试件施加恒定竖向作用力的效果；

然后，启动二号作动器，对竖梁施加一个符合试验要求的水平方向的推力或拉力，并且利用平行四连杆机构及横梁和连接件的作用，使得测试试件顶部能够进行往复运动，且只产生水平方向平动变形而不发生转动变形；二号作动器继续对试件施加多次的循环往复推力或拉力，直到试件破坏，最后关闭一号作动器与二号作动器；完成拟静力试验。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明克服了现有技术的缺点，采用框架内部底面一侧设有平行四连杆机构，且平行四连杆机构的底端与框架内部底面铰连接，平行四连杆机构的顶端与横梁的一端下表面铰连接，横梁的另一端与竖梁的顶端固定连接，横梁与框架内壁之间设有一个一号作动器，竖梁与框架内壁之间设有二号作动器，可以准确的控制水平作用力和竖向作用力的大小，从而提高试验的精准性，减小误差；采用平行四连杆机构装置能够使测试试件顶部产生水平方向平动变形而不发生转动变形；本发明经常用于进行考虑剪切效应的框架柱往复荷载试验，也可用于对混凝土梁、剪力墙、钢结构桁架等构件进行加载试验，提高了通用性。

附图说明

图1是本发明所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置的三维立体示意图；

图2是本发明所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置中平行四连杆机构的三维示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置包括框架1、一号作动器2、竖梁3、二号作动器4、横梁5、平行四连杆机构6和连接件7；

框架1内部底面一侧设有平行四连杆机构6，平行四连杆机构6的底端与框架1内部底面铰连接，平行四连杆机构6的顶端与横梁5的一端下表面铰连接，横梁5的另一端与竖梁3的顶端固定连接，横梁5与框架1内壁之间设有一个一号作动器2，且一号作动器2的底部与框架1的内部顶端固定连接，竖梁3与框架1内壁之间设有二号作动器4，二号作动器4的底部与框架1的内部侧壁固定连接，横梁5的上表面中部设有一个连接件7，连接件7用于固定测试试件；

本具体实施方式，在使用时，测试试件放置于框架1的内部底面上，测试试件的顶部与横梁5的下表面的中部接触，测试试件的顶部侧面与竖梁3的另一侧面留有空间，启动横梁5上方的一号作动器2，并对横梁5施加一个逐渐增大的竖直向下的作用力，直到作用力达到某一试验设计值，然后保持该作用力不变，从而实现对测试试件施加恒定竖向作用力的效果；然后，启动竖梁3的侧面的二号作动器4，对竖梁3施加一个符合试验要求的水平方向的推力或拉力，并且利用平行四连杆机构6及横梁5和连接件7的作用，使得测试试件顶部能够进行往复运动，且只产生水平方向平动变形而不发生转动变形；二号作动器4继续对试件施加多次的循环往复推力或拉力，直到试件破坏，最后关闭一号作动器2与二号作动器4；完成拟静力试验。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的加载装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置，所述的平行四连杆机构6包括顶板6-1、一号连杆6-2、二号连杆6-3、底板6-4、三号连杆6-5、四号连杆6-6和中梁6-7；

顶板6-1的下表面沿轴线方向均匀的设有一号连杆6-2和三号连杆6-5，且一号连杆6-2的顶部与顶板6-1下表面的一端铰连接，三号连杆6-5的顶部与顶板6-1下表面的另一端铰连接，一号连杆6-2的底部与二号连杆6-3的顶部铰连接，二号连杆6-3的底部与底板6-4上表面的一端铰连接，三号连杆6-5的底端与四号连杆6-6的顶端铰连接，四号连杆6-6的底端与底板6-4上表面的另一端铰连接，四号连杆6-6顶部与二号连杆6-3顶部之间设有一个中梁6-7，且中梁6-7的一端与四号连杆6-6顶部铰连接，中梁6-7的另一端与二号连杆6-3顶部铰连接；

本具体实施方式，采用此平行四连杆结构，利用其平行四边形原理，保障了试验在进行推拉往复循环作用下，试件的顶部只能发生水平方向平动变形而无转动变形。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的加载装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置，所述的一号连杆6-2、二号连杆6-3、三号连杆6-5、四号连杆6-6和中梁6-7的截面均为工字型截面；

本具体实施方式，采用一号连杆6-2、二号连杆6-3、三号连杆6-5、四号连杆6-6和中梁6-7的截面均为工字型截面，保证平行四连杆机构受力均匀，提高装置的稳定性。

具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的加载装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置，所述的一号连杆6-2、二号连杆6-3、三号连杆6-5和四号连杆6-6的长度相同；

本具体实施方式，采用一号连杆6-2、二号连杆6-3、三号连杆6-5和四号连杆6-6的长度相同，构成了四边形形状，保证了试验变形的稳定。

具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的加载装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置，所述的顶板6-1与底板6-4的厚度相同；

本具体实施方式，采用顶板6-1与底板6-4的厚度相同，统一了与横梁5和框架1连接时的规格。

具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的加载装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置，所述的底板6-4的四角处分别设有一个通孔，每个通孔的内部设有一个螺栓，底板6-4通过螺栓与框架1的内部底面固定连接，所述的顶板6-1的边缘共设有六个通孔，每个通孔的内部设有一个螺栓，顶板6-1通过螺栓与横梁5的底部固定连接；

本具体实施方式，采用底板6-4的四角处分别设有一个通孔，每个通孔的内部设有一个螺栓，底板6-4通过螺栓与框架1的内部底面固定连接，采用顶板6-1的边缘共设有六个通孔，每个通孔的内部设有一个螺栓，顶板6-1通过螺栓与横梁5的底部固定连接，提高装置的稳定性。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的加载装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置，所述的一号作动器2的输出端与横梁5上表面的中部接触；

本具体实施方式，采用一号作动器2的输出端与横梁5上表面的中部接触，使横梁5受力均匀，保持平衡。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的加载装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置，所述的二号作动器4的输出端与竖梁3的侧面底部接触；

本具体实施方式，采用二号作动器4的输出端与竖梁3的侧面底部接触，保证竖梁3受到的拉力与压力及时传递到横梁5，并对试件顶部施加弯矩。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的加载装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置，所述的竖梁3、横梁5、平行四连杆机构6和连接件7均为钢结构；

本具体实施方式，采用竖梁3、横梁5、平行四连杆机构6和连接件7均为钢结构，可以保证产品的尺寸精准，能依据试验要求便于反复拆装，最大限度地留出了测试试件空间。

具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的加载装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置，所述的横梁5与竖梁3的截面均为工字型截面，且沿长度方向均匀设有加劲肋；

本具体实施方式，采用横梁5与竖梁3的截面均为工字型截面，且沿长度方向均匀设有加劲肋，极大地提高了横梁5与竖梁3的极限承载能力。

具体实施方式十一：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的加载装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种与反力架配合的平行四连杆试验加载装置，所述的平行四连杆机构6的所有铰连接处均涂有工业润滑油；

本具体实施方式，采用平行四连杆机构6的所有铰连接处均涂有工业润滑油，提高四连杆机构运行的流畅性，从而提高实验的精准度。

工作原理

在使用时，测试试件放置于框架1的内部底面上，测试试件的顶部与横梁5的下表面的中部接触，测试试件的顶部侧面与竖梁3的另一侧面留有空间，启动横梁5上方的一号作动器2，并对横梁5施加一个逐渐增大的竖直向下的作用力，直到作用力达到某一试验设计值，然后保持该作用力不变，从而实现对测试试件施加恒定竖向作用力的效果；然后，启动竖梁3的侧面的二号作动器4，对竖梁3施加与一个符合试验要求的水平方向的推力或拉力，并且利用平行四连杆机构6及横梁5和连接件7的作用，使得测试试件顶部能够进行往复运动，且只产生水平方向平动变形而不发生转动变形；二号作动器4继续对试件施加多次的循环往复推力或拉力，直到试件破坏，最后关闭一号作动器2与二号作动器4；完成拟静力试验。