專利名稱：滾動支座反力測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于測試工程梁類試驗構件結構受力的裝置，屬于工程梁性能測試技術領域。
背景技術：
工程中各類主、次梁是一種新型的橫向承重組合結構，是工程結構采用的最主要組成部分。目前，對于工程梁構件無論是在工程施工還是理論研究中都需要對其進行結構受力試驗來確定有關材料與結構性能參數。尤其對于連續梁構件，其受力特性更加復雜，結構受力試驗成為了解其性能的唯一必要手段。在各類工程梁的結構受力試驗中，支座反力參數是梁的最基本測量內容，是對梁體進行剛度分析、承載能力計算和內力重分布研究的基礎。但是，據本申請的發明人所知現有測試工程試驗梁的支座反力參數沒有專門的設備，一般是在反力架(如圖1所示)上安裝單個拉壓式傳感器構成。試驗時，在拉壓式傳感器上設置一截面呈半圓形的鋼柱1作為梁構件兩端的支撐點。1)當試驗梁受力時，梁兩端與支座之間產生較大的摩擦力而使位移受到較大限制(不符合工程梁實際使用中的受力情況，工程梁實際使用受力時，梁體兩端與相應支座產生水平滾動位移)，因此最終測試得到的反力值精度差、不是真實反力值；2)拉壓式傳感器較為細長，且受力面積較小(試驗梁受到的壓力全部集中在傳感器一個接觸點上)，適用于直接承受軸向荷載，但在有較大橫向變形的連續梁的結構試驗中，不僅不便于梁構件的放置，而且隨著梁構件受力后變形的增大，該傳感器難以穩定支撐梁構件而可能發生傾倒，從而影響試驗過程的安全性和試驗數據的準確性。
發明內容
本發明解決的技術問題是提出一種能提高工程梁結構受力試驗中反力測試精度和穩定性的支座反力測試裝置。為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是一種滾動支座反力測試裝置， 包括底座和固定設置于底座上的第一墊板，所述第一墊板上設有滾動機構，所述滾動機構上設有與滾動機構形成移動副的第二墊板，所述第二墊板上對稱固定有三只以上外接顯示器的傳感器，所述傳感器上放置有第三墊板，所述第三墊板上固接有截面為半圓形的墊塊， 所述墊塊的豎直投影位于所述傳感器的豎直投影相連構成面積的范圍之內。在進行工程試驗梁構件反力測試試驗時，用兩個本發明的滾動支座反力測試裝置分開一段距離放置在地面(兩個裝置分開的距離可以根據待測試梁構件的長度確定)，將待測試梁構件的兩端分別放置在兩個裝置的各自半圓形墊塊上，工程試驗梁構件與半圓形墊塊表面形成線接觸。當工程試驗梁構件受壓力時，其兩端產生與壓力相同的反力，該壓力 (也是反力)通過墊塊和第三墊板分配到各個傳感器上，再輸出到顯示器上實時顯示。
采用現有反力測試裝置對工程試驗梁構件進行反力測試時的受力分析參考圖2所示，當梁構件受力時，梁構件水平位移受限制，梁構件兩端與支座產生較大的摩擦力f，因此支座反力的豎向分力F支cos θ +fsin θ，通過傳感器測量出的豎向分力受到摩擦力f 的干擾，測量的支座反力有較大誤差。而采用本發明滾動支座反力測試裝置對工程試驗梁構件進行反力測試時的受力分析參考圖3所示，當梁構件受力時，由于梁構件兩端可以隨著墊板而滑動(即梁構件水平位移不受限制)，梁構件兩端與支座幾乎不產生摩擦力f，因此支座反力的豎向分力F實=F支cos θ，只要測量出豎向分力即可得到支座反力，測量的支座反力幾乎沒有誤差。由此可見，本發明滾動支座反力測試裝置對工程試驗梁構件進行反力測試時，可以消除工程試驗梁構件與支座之間產生的摩擦力以及該摩擦力對支座反力豎向分力的影響，從而減小支座反力的測量誤差。此外，本發明滾動支座反力測試裝置由于傳感器有三只以上，且通過墊塊和第三墊板均勻分配到各個傳感器上，因此，工程試驗梁構件受力后可以得到多個傳感器的穩定支撐，不會發生傾倒。綜上，相比現有反力測試裝置，本發明滾動支座反力測試裝置的有益效果是由于形成滾動支座來承載工程試驗梁構件，以消除梁構件與支座之間產生的摩擦力，因此減小支座反力的測量誤差，提高測量精度；又由于形成多傳感器的多點支撐梁構件，因此提高反力測試的穩定性。上述技術方案的改進是所述墊塊的豎直投影中心與所述傳感器的豎直投影相連構成面積的中心基本重合。這樣，可以確保梁構件對墊塊的施力穩定分配到各傳感器上。上述技術方案的進一步改進是所述傳感器的豎直投影沿其豎直投影相連構成面積的中心彼此對稱。這樣，可以使梁構件對墊塊的施力均勻地分配到各傳感器上。上述技術方案的進一步改進之一是所述滾動機構主要由框架和設于框架內與框架內壁銷接的滾軸構成。上述技術方案的進一步改進之二是所述滾動機構主要由鋼板構成，所述鋼板上制有兩條鋼槽，所述鋼槽內放置有滾珠。上述技術方案的再進一步改進之一是所述第一墊板四周制有擋邊，所述框架嵌入第一墊板的擋邊內；所述第二墊板嵌入所述框架內并抵靠在所述滾軸上面。上述技術方案的再進一步改進之二是所述第一墊板嵌入框架內并抵靠在滾軸下面并與滾動機構形成移動副；所述第二墊板嵌入所述框架內并抵靠在所述滾軸上面。上述技術方案的完善是所述第三墊板的下表面對應傳感器的墩頭開有可嵌入所述墩頭的盲孔。
下面結合附圖對本發明的滾動支座反力測試裝置作進一步說明。圖1是現有反力架的結構示意圖。圖2是采用現有反力測試裝置對工程試驗梁構件進行反力測試時的受力分析圖。圖3是采用本發明滾動支座反力測試裝置對工程試驗梁構件進行反力測試時的受力分析圖。圖4是本發明實施例一滾動支座反力測試裝置的結構示意圖。
圖5是圖4中分解的第一、第二墊板與滾動機構的結構示意圖。圖6是圖5中分解的滾動機構的結構示意圖。圖7是圖6的俯視圖。圖8是圖4中分解的第三墊板的結構示意圖。圖9是圖8的左視圖。圖10是本發明實施例一滾動支座反力測試裝置應用在工程試驗梁構件反力測試試驗時的狀態結構示意圖。圖11是本發明實施例二滾動支座反力測試裝置的滾動機構的結構示意圖。圖12是本發明實施例三滾動支座反力測試裝置的滾動機構的結構示意圖。圖13是圖11的俯視圖。
具體實施例方式實施例一本實施例的滾動支座反力測試裝置如圖4所示，包括底座2和固定設置于底座2 上的第一墊板3，在第一墊板3上設有滾動機構4，在滾動機構4上設有第二墊板5，在第二墊板5上通過螺栓對稱固定有三只外接顯示器6的傳感器7，三只傳感器7在第二墊板5上按三角形布置，在傳感器7上放置有第三墊板8，在第三墊板8上固接有截面為半圓形的墊塊1。本實施例的第一、第二、第三墊板3、4、5和墊塊1均采用鋼制。本實施例中1)墊塊1的豎直投影位于三只傳感器7的豎直投影相連構成面積的范圍之內；幻進一步地，墊塊1的豎直投影中心與三只傳感器7的豎直投影相連構成面積的中心基本重合；幻再進一步地，三只傳感器7的豎直投影沿其豎直投影相連構成面積的中心彼此對稱。如圖6和圖7所示，滾動機構4主要由框架9和設于框架9內與框架9內壁銷接的滾軸10構成，框架9是由兩塊鋼板及若干根垂直固定在鋼板之間的橫桿21構成。如圖5 所示，第二墊板5嵌入滾動機構4的框架9內并抵靠在滾軸10上面，從而與滾動機構4形成移動副；第一墊板3四周制有擋邊15，框架9嵌入第一墊板3的擋邊15內。如圖8和圖9所示，第三墊板8呈三角形，在第三墊板8的下表面對應三只傳感器 7的墩頭開有三個盲孔11，可將傳感器7的墩頭嵌入盲孔11內，從而使得第三墊板8能平穩固定在三只傳感器7的墩頭上。半圓形墊塊1的中心與三只傳感器7構成三角形平面的中心基本重合于一條豎直線上，三只傳感器7沿其構成三角形平面的中心彼此對稱。本實施例的傳感器7采用PRC-703稱重式傳感器，顯示器6采用XL1000型稱重式顯不器。本實施例的滾動支座反力測試裝置應用在工程試驗梁構件反力測試試驗時，如圖 10所示，用兩個滾動支座反力測試裝置分開一段距離放置在地面(兩個裝置分開的距離可以根據待測試梁構件100的長度確定)，將待測試梁構件100的兩端分別放置在兩個裝置的各自半圓形墊塊上，梁構件100與半圓形墊塊表面形成線接觸。當梁構件100受壓力F時， 其兩端產生與壓力相同的反力，該壓力(也是反力)通過墊塊和第三墊板8均勻分配到各個傳感器7上，再輸出到顯示器6上實時顯示。本實施例滾動支座反力測試裝置存在的變化是1)傳感器7也可以是四只、五只或更多只；幻第三墊板8也可以是呈正方形、棱形、五邊形、六邊形或其他多邊形；幻傳感器7也可以用拉壓式傳感器或其他應變式傳感器代替；4)墊塊1的豎直投影中心也可以不與三只傳感器7的豎直投影相連構成面積的中心重合力)三只傳感器7的豎直投影沿其豎直投影相連構成面積的中心也可以不彼此對稱；6)第一、第二、第三墊板3、4、5和墊塊1也可以采用鋁制、銅制或其他材料制成。實施例二本實施例的滾動支座反力測試裝置是在實施例一基礎上的改進，如圖11所示，其與實施例一所不同的是第一墊板3去掉擋邊15，也嵌入滾動機構4的框架9內并抵靠在滾軸10下面，從而也與滾動機構4形成移動副。實施例三本實施例的滾動支座反力測試裝置是在實施例二基礎上的改進，如圖12和圖13 所示，其與實施例一所不同的是滾動機構4結構發生變化，具體是由鋼板14代替了框架 9，在鋼板14上加工出兩條鋼槽12，內放置滾珠13，第一墊板3和第二墊板5位于鋼板14 上下兩面并分別抵靠在滾珠13上，同樣使第一墊板3和第二墊板5分別與滾動機構4形成移動副，從而實現滾動鉸支座的模擬。當然，本實施例也可以在實施例一基礎上改進，其結果是第二墊板5位于鋼板14 上面并抵靠在滾珠13上，鋼板14嵌入第一墊板3的擋邊15內。本發明的滾動支座反力測試裝置不局限于上述實施例所述的具體技術方案，凡采用等同替換形成的技術方案均為本發明要求的保護范圍。
權利要求
1.一種滾動支座反力測試裝置，其特征在于包括底座和固定設置于底座上的第一墊板，所述第一墊板上設有滾動機構，所述滾動機構上設有與滾動機構形成移動副的第二墊板，所述第二墊板上對稱固定有三只以上外接顯示器的傳感器，所述傳感器上放置有第三墊板，所述第三墊板上固接有截面為半圓形的墊塊，所述墊塊的豎直投影位于所述傳感器的豎直投影相連構成面積的范圍之內。
2.根據權利要求1所述滾動支座反力測試裝置，其特征在于所述墊塊的豎直投影中心與所述傳感器的豎直投影相連構成面積的中心基本重合。
3.根據權利要求2所述滾動支座反力測試裝置，其特征在于所述傳感器的豎直投影沿其豎直投影相連構成面積的中心彼此對稱。
4.根據權利要求1、2或3所述滾動支座反力測試裝置，其特征在于所述滾動機構主要由框架和設于框架內與框架內壁銷接的滾軸構成。
5.根據權利要求1、2或3所述滾動支座反力測試裝置，其特征在于所述滾動機構主要由鋼板構成，所述鋼板上制有兩條鋼槽，所述鋼槽內放置有滾珠。
6.根據權利要求4所述滾動支座反力測試裝置，其特征在于所述第一墊板四周制有擋邊，所述框架嵌入第一墊板的擋邊內；所述第二墊板嵌入所述框架內并抵靠在所述滾軸上面。
7.根據權利要求4所述滾動支座反力測試裝置，其特征在于所述第一墊板嵌入框架內并抵靠在滾軸下面并與滾動機構形成移動副；所述第二墊板嵌入所述框架內并抵靠在所述滾軸上面。
8.根據權利要求1、2或3所述滾動支座反力測試裝置，其特征在于所述第三墊板的下表面對應傳感器的墩頭開有可嵌入所述墩頭的盲孔。
全文摘要
本發明涉及一種滾動支座反力測試裝置，屬于工程梁測試技術領域。該裝置包括底座和固定設置于底座上的第一墊板，第一墊板上設有滾動機構，滾動機構上設有與滾動機構形成移動副的第二墊板，第二墊板上對稱固定有三只以上外接顯示器的傳感器，傳感器上放置有第三墊板，第三墊板上固接有截面為半圓形的墊塊，墊塊的豎直投影位于傳感器的豎直投影相連構成面積的范圍之內。采用該裝置由于形成滾動支座來承載工程試驗梁構件，以消除工程試驗梁構件與支座之間產生的摩擦力，因此減小支座反力的測量誤差，提高測量精度；又由于形成多傳感器的多點支撐工程試驗梁構件，因此提高反力測試的穩定性。
文檔編號G01M5/00GK102323020SQ20111021923
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月2日 優先權日2011年8月2日
發明者葉祥飛, 胡少偉, 陸俊 申請人:水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院