一种框架试验平面外失稳的限位装置

1.本发明涉及结构工程试验设备技术研究领域，涉及一种框架试验平面外失稳的限位装置，特别适用于钢框架体系的拟静力试验。


背景技术：

2.结构工程试验中经常进行大量的框架拟静力试验，为满足试验要求，通常要保证在试验中框架梁不会发生平面外失稳，这就要求在试验中采用合适的限位装置限制梁平面外变形失稳，从而保证有效数据的获取。
3.目前，框架试验由于试件中的梁通常较长，在水平作动器作用下极易发生平面外失稳变形甚至扭转。如果采用单点侧向支撑，会导致框架梁受力面积小，容易整体失稳。很多采用双点侧向支撑的侧向支撑大多需要在待测试件两侧，往往占用较大的试验室空间，影响试验观测。另外，在较大的框架试件，或者是较大的偏心支撑框架试件时，其限位装置需要调整间距。现有的平面外失稳限位装置在空间占用，安装拆卸和调整等方面存在着不足。


技术实现要素：

4.为克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种框架试验平面外失稳的限位装置，该限位装置可有效解决了框架在试验加载中易发生大幅度的平面外弯扭失稳的问题，提高了试验的准确性，构造简单，安装方便，节约空间；同时，反力框架安装在同一侧，减小了试验场地空间的占用。
5.本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种框架试验平面外失稳的限位装置，包括限位结构，该限位结构包括反力框架和限位部件，该反力框架固定在待测试件其中一侧，所述限位部件包括两组侧向连接组件、两组中间连接组件和至少两组滑轮组件，其中两组侧向连接组件一侧与反力框架连接，另一侧与两组中间连接组件连接，两组中间连接组件相对分布在待测试件两侧且其内侧均固定有滑轮组件，两组中间连接组件能够调整定位至滑轮组件的滑轮压紧待测试件侧面的位置。
6.本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
7.前述的框架试验平面外失稳的限位装置，所述侧向连接组件通过螺栓固定在反力框架一侧，且该侧向连接组件与反力框架连接的孔为若干沿高度方向分布且延伸的长孔，以便于根据待测试件调整限位部件的高度。
8.前述的框架试验平面外失稳的限位装置，所述侧向连接组件包括用于与反力框架连接的竖向连接板、固定在该竖向连接板一侧的螺杆以及设置在该螺杆上的若干螺母，所述中间连接组件通过螺杆与侧向连接组件连接并通过螺母实现与侧向连接组件的锁紧定位。
9.前述的框架试验平面外失稳的限位装置，所述中间连接组件包括两个沿竖向延伸的带孔短柱和连接在两带孔短柱之间的不带孔短柱，所述带孔短柱上的孔供对应组侧向连
接组件的螺杆穿过，并通过螺母实现在螺杆上的锁紧定位。
10.前述的框架试验平面外失稳的限位装置，所述带孔短柱和不带孔短柱均为箱型短柱。
11.前述的框架试验平面外失稳的限位装置，所述滑轮组件包括固定在不带孔短柱内侧的滑轮连接板和沿待测试件延伸方向转动滑动设置在该滑动连接板前端的滑轮，以减小滑轮组件与待测试件之间的摩擦力对测试结果的影响。
12.前述的框架试验平面外失稳的限位装置，每组中间连接组件上沿待测试件延伸方向设有至少一组滑轮组件，且两组中间连接组件上的滑轮组件相对待测试件对称分布。
13.前述的框架试验平面外失稳的限位装置，所述滑轮组件还包括两个短板以及使两短板压紧固定在不带孔短柱上的螺柱和螺母，其中一个短板固定在滑轮连接板末端。
14.前述的框架试验平面外失稳的限位装置，所述滑轮通过螺栓转动设置在滑轮连接板前端，该螺栓穿过滑轮的轴孔。
15.前述的框架试验平面外失稳的限位装置，所述限位结构有两组，其对称分布在待测试件两端，以满足大尺寸待测试件的测试需求。
16.本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
17.相较于与现有技术，本发明提供的框架梁平面限位装置构造简单，结构合理，成本低廉，其装置尺寸可根据实际试验场地、设备进行更改，占用空间小，构造简单，安装方便，效果可靠。同时可有效得模拟框架梁的约束条件，可广泛的适用于各种框架梁的平面约束。
18.同时，本发明反力框架集中在待测试件同一侧，减小了试验场地空间的占用，还便于测试人员在另一侧观察试件的性能变化以及对测试后试件进行检测，避免反力框架的干扰。
附图说明
19.图1为本发明框架试验平面外失稳的限位装置的实施示意图；
20.图2为本发明框架试验中平面外失稳的限位装置的限位部件示意图；
21.图3为图2的俯视图；
22.图4为中间组件示意图；
23.图5为滑轮组示意图。
24.【主要元件符号说明】
25.10、反力框架
26.11、钢框架柱
27.12、缀条
28.20、侧向连接组件
29.21、竖向连接板
30.22、螺母
31.23、螺杆
32.30、中间组件
33.40、滑轮组件
34.31、带孔箱型短柱
35.32、不带孔箱型短柱
36.41、螺栓
37.42、短板
38.43、滑轮连接板
39.44、滑轮
40.50、待测试件
41.60、限位结构
具体实施方式
42.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的框架试验平面外失稳的限位装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
43.请参阅图1-5，其为本发明框架试验平面外失稳的限位装置的各部分结构示意图，该限位装置包括两组限位结构，每组限位结构60包括反力框架10和限位部件，其中所述反力框架10固定在待测试件50一侧，限位部件用于对待测试件50的横梁两侧进行压紧限位，防止其向两侧变形出现平面外失稳，且该限位部件一侧与反力框架10连接固定。
44.所述限位部件包括两组侧向连接组件20、两组中间连接组件30和至少一组滑轮组件40，其中所述侧向连接组件20包括用于与反力框架10连接固定的竖向连接板21、一端固定在该竖向连接板21侧面的横向螺杆23和螺纹锁紧在该螺杆23上的多个螺母22。在该实施例中，单个螺杆23上设有5个螺母22,其中一个螺母用于实现螺杆23与竖向连接板21的锁紧固定。所述竖向连接板21沿其高度方向设有多个用于与反力框架10通过螺栓连接固定的定位螺孔。在该实施例中，所述竖向连接板21的高度可调，可根据试件高度选择竖向连接板21的连接高度，以增强该限位装置的适用性。较佳的，所述定位螺孔为沿高度方向延伸的长孔，但并不限定于此。所述螺杆23的直径优选40mm。
45.所述中间连接组件30包括两块沿竖向延伸的带孔短柱31和连接在两带孔短柱31之间的不带孔短柱32。两组中间连接组件30平行相对设置在待测试件50的横梁两侧，并围城矩形框架结构。在限位部件装配时，其中一组侧向连接组件20的螺杆23穿过两中间连接组件30其中一侧带孔短柱31上的通孔，并通过螺杆23上的螺母实现与带孔短柱31的锁紧定位；另一组侧向连接组件20的螺杆23穿过两相对设置的中间连接组件30的另一侧带孔短柱31上的通孔，并通过螺杆23上的螺母实现与带孔短柱的锁紧定位，从而完成中间连接组件30和侧向连接组件20的装配。
46.在该实施例中，所述带孔短柱31和不带孔短柱32均为箱型短柱。所述不带孔短柱32通过焊接实现与两带孔短柱31的连接固定。
47.所述滑轮组件40包括固定在中间连接组件30的不带孔短柱32上的滑轮连接板43，每个滑轮连接板43前端转动设有一个滑轮44。在进行限位时，可通过调整中间连接组件30在螺杆上的位置，使得该滑轮组件40的滑轮44压紧待测试件50横梁侧面，由于两组中间连接组件30相对设置，由此可通过设在两组中间连接组件30不带孔短柱32上的滑轮组件40压紧横梁两侧，且滑轮组件40与横梁的接触为转动抵接，可有效避免摩擦力对试验的影响。
48.在限位部件组装时，两组相对设置、组成框架结构的中间连接组件30不带孔短柱32上沿其延伸方向设置有至少一组滑轮组件40，且两组中间连接组件30上的滑轮组件40也对称分布，形成至少一个夹持对，实现对待测试件50横梁两侧的夹持限位。
49.在该实施例中，所述滑轮组件40还包括两个短板42和实现两短板42之间连接和间距调整的螺柱和螺母，其中一个短板42固定在滑轮连接板43尾部，该滑轮组件40通过两短板42夹持在中间连接组件30的不带孔短柱32两侧，并通过螺柱和螺母的调节实现在不带孔短柱32上的压紧固定。具体的，所述螺柱具有垂直滑轮44滑动方向分布的两组，且两组螺柱之间的间距大于不带孔短柱32在竖直方向的宽度。该实施例端板和螺柱的设置能够实现滑轮组件40在中间连接组件30上分布位置的和分布数量的调整。
50.在该实施例中，所述滑轮44通过螺栓41转动设置在滑轮连接板43前端，具体的，所述滑轮44平行设置于滑轮连接板43前端端部，所述螺栓41穿过所述滑轮连接板43及所述滑轮44的轴孔，从而实现滑轮44的转动设置。
51.所述滑轮组件40的滑轮44滑动方向与短板42垂直，以保证其通过短板固定后，滑轮44垂直压紧待测试件50横梁侧面并能够相对横梁沿横梁延伸方向转动。
52.在该实施例中，每组限位结构60包括4个滑轮组件，但并不限定于此。
53.在该实施例中，包括两组限位结构60，两组限位结构60沿待测试件横梁延伸方向间隔分布。在试件长度不同时，可通过调整两个反力框架的间距来调整两组限位结构60的分布位置。较佳的，两组限位结构60分别分布在横梁两端容易发生平面失稳的位置。
54.在该实施例中，所述反力框架10由h型钢框架柱11和若干缀条12焊接组成。较佳的，所述反力框架10由固定底板、焊接在固定底板上的四个h型钢框架柱11以及用于实现相邻h型钢框架柱11连接的缀条12组成。
55.上述h型钢框架柱中，靠近待测试件50的h型钢框架柱11上还设有用于固定竖向连接板21的螺纹孔，所述竖向连接板21通过螺栓安装在反力框架10的框架柱11上同一侧。在试件高度不同时，通过调整竖向连接板21和钢框架柱11配合定位的位置选择本限位结构的高度，方便限位结构的拆装。
56.本发明框架试验平面外限位装置在使用时，首先将反力框架固定在待测试件其中一侧，并根据待测试件长度，调整两组反力框架的间距，使其在待测试件两端对称分布。然后将装配有滑轮组件的且位于反力框架一侧的中间连接组件30与两组侧向连接组件初步组装，然后将两组侧向连接组件固定在反力框架一侧，最后将另一组装配有滑轮组件的中间连接组件与两组侧向连接组件连接，并调整两组中间连接组件的位置，使其上的滑轮组件的滑轮44压紧待测试件50横梁两侧，并通过螺母保持中间连接组件的位置。当试件产生平面外变形时，滑轮组件中的滑轮将对待测试件产生抵抗力阻止其变形，由此解决待测框架试件在加载过程中容易产生的平面外扭转变形问题。
57.在本发明实施例中，所述待测试件50包括两端的支撑和中间的横梁，此时采用两组限位结构对横梁两侧进行限位，防止其平面外失稳，此时两组限位结构对称分布在横梁两端。而对于不带支撑的待测试件，当其延伸长度较小时，可仅采用一种限位结构进行限位，此时，限位结构位于待测试件远离水平荷载施加装置的一端；当其延伸长度较大时，仍采用两组限位结构进行限位，此时两组限位结构对称分布在待测试件两端。
58.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽
然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种框架试验平面外失稳的限位装置，其特征在于：包括限位结构，该限位结构包括反力框架和限位部件，该反力框架固定在待测试件其中一侧，所述限位部件包括两组侧向连接组件、两组中间连接组件和至少两组滑轮组件，其中两组侧向连接组件一侧与反力框架连接，另一侧与两组中间连接组件连接，两组中间连接组件相对分布在待测试件两侧且其内侧均固定有滑轮组件，两组中间连接组件能够调整定位至滑轮组件的滑轮压紧待测试件侧面的位置。2.根据权利要求1所述的框架试验平面外失稳的限位装置，其特征在于：所述侧向连接组件通过螺栓固定在反力框架一侧，且该侧向连接组件与反力框架连接的孔为若干沿高度方向分布且延伸的长孔。3.根据权利要求2所述的框架试验平面外失稳的限位装置，其特征在于：所述侧向连接组件包括用于与反力框架连接的竖向连接板、固定在该竖向连接板一侧的螺杆以及设置在该螺杆上的若干螺母，所述中间连接组件通过螺杆与侧向连接组件连接并通过螺母实现与侧向连接组件的锁紧定位。4.根据权利要求3所述的框架试验平面外失稳的限位装置，其特征在于：所述中间连接组件包括两个沿竖向延伸的带孔短柱和连接在两带孔短柱之间的不带孔短柱，所述带孔短柱上的孔供对应组侧向连接组件的螺杆穿过，并通过螺母实现在螺杆上的锁紧定位。5.根据权利要求4所述的框架试验平面外失稳的限位装置，其特征在于：所述带孔短柱和不带孔短柱均为箱型短柱。6.根据权利要求4所述的框架试验平面外失稳的限位装置，其特征在于：所述滑轮组件包括固定在不带孔短柱内侧的滑轮连接板和沿待测试件延伸方向转动滑动设置在该滑动连接板前端的滑轮。7.根据权利要求6所述的框架试验平面外失稳的限位装置，其特征在于：每组中间连接组件上沿待测试件延伸方向设有至少一组滑轮组件，且两组中间连接组件上的滑轮组件相对待测试件对称分布。8.根据权利要求7所述的框架试验平面外失稳的限位装置，其特征在于：所述滑轮组件还包括两个短板以及使两短板压紧固定在不带孔短柱上的螺柱和螺母，其中一个短板固定在滑轮连接板末端。9.根据权利要求8所述的框架试验平面外失稳的限位装置，其特征在于：所述滑轮通过螺栓转动设置在滑轮连接板前端，该螺栓穿过滑轮的轴孔。10.根据权利要求1-9任一所述的框架试验平面外失稳的限位装置，其特征在于：所述限位结构有两组，其对称分布在待测试件两端。

技术总结
本发明关于一种框架试验平面外失稳的限位装置，包括限位结构，该限位结构包括反力框架和限位部件，该反力框架固定在待测试件其中一侧，所述限位部件包括两组侧向连接组件、两组中间连接组件和至少两组滑轮组件，其中两组侧向连接组件一侧与反力框架连接，另一侧与两组中间连接组件连接，两组中间连接组件相对分布在待测试件两侧且其内侧均固定有滑轮组件，两组中间连接组件能够调整定位至滑轮组件的滑轮压紧待测试件侧面的位置。本发明反力框架集中在待测试件同一侧，减小了试验场地空间的占用，还便于测试人员在另一侧观察试件的性能变化以及对测试后试件进行检测，避免反力框架的干扰。的干扰。的干扰。


技术研发人员：王新武 刘曙 李凤霞 吕伟锋 吴占景 布欣 杨新宇
受保护的技术使用者：洛阳理工学院
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/7/21