一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型制造技术

本发明专利技术涉及一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型，包括平面桁架，平面桁架上弦两侧的边节点上设有水平布置的第一连接装置，第一连接装置背离平面桁架的外端连接有两根水平布置的第一零杆，第一零杆末端下方垂直连接有矩形的框架。框架底面不高于平面桁架下弦底面。本发明专利技术无须设置平面外约束，占据实验空间小，便于展示全过程实验，能更好的解释理论、模型和实际构件的异同。实际构件的异同。实际构件的异同。

【技术实现步骤摘要】
一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型


[0001]本专利技术属于实验器械
，具体涉及为一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型。

技术介绍

[0002]在土木工程中，平面桁架特性明显的构件单元被广泛应用，设计承受平面内的荷载，与平面外的设置的索、杆、支座等约束构件构成高次超静定的空间实际结构。在工程设计、检测鉴定或加固中，对此类代表性构件也常需进行破坏性或非破坏性桁架试验。
[0003]按照国家高校土木工程本科指导性专业规范的要求，试验教学应进行钢桁架全过程静力试验。对于此实验，高校通常采用三种试验方案：1、采用精加工的力学模型，展示理想桁架的力学特性；2、采用单榀双角钢桁架或钢管桁架，对上弦节点施加竖向荷载。这两种试验方案依赖加载系统上设置的平面外约束部件，与钢桁架连接从而约束加载节点，以避免平面桁架整体在平面外失稳甚至倾倒而使试验过早中断，不能依赖钢桁架自身保持平面内受力。第三种试验方案采用两榀桁架作为一个竖向加载试验的试验单元，在两榀桁架的下弦设置纵向水平支撑桁架构成双桁架，实现下弦节点的加载，桁架试件整体的竖向稳定性好，优点是直接置于加载系统的支座上，对中后加载即可进行试验。但更多杆件和节点的设置易导致加载偏心，使两榀桁架产生相对纵向位移和扭转变形。
[0004]在实际应用中，该类试验均需根据学生人数进行多组试验。但第一种方案的钢桁架没有平面外的刚度，首先需结合新型加载承力架进行实验，或者重新设计既有承力架的连接及加载配件，改造后才能结合多组桁架模型进行多组的学生教学试验；其次，桁架的实验安装较为繁琐，特别是将结构实验室的通用加载设备用于此试验时，调整、准备时间长，不便于在有限的课时内方便地完成多组试验。最后，精加工钢桁架的节点不同于土木工程常用的焊接节点或螺栓球节点等实际节点，偏于理想的结构力学展示，弱于工程构件展示，影响实验效果。第二种方案采用的钢桁架同样没有平面外刚度，需依赖附设的实验配件进行构件模型的竖向加载实验，也因此存在实验准备繁琐的缺点且不能量化展示实际平面桁架竖向平面内加载时可能存在的整体面外弯曲、纵向扭转效应，以及对桁架平面内荷载作用下理论效应的影响。
[0005]高校土木工程的结构实验室通常需应对不同吨位、不同尺寸构件试验，需根据不同试验进行设备的组合使用。对于钢桁架教学实验，首先需实现多个加载系统的同时使用，且实验准备方便，从而在有限的课时内能进行多组实验。其次，试验模型应能更好的反映理论、模型及实际结构的差异和联系，提高教学效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型，本专利技术无须设置平面外约束，占据实验空间小，便于展示全过程静力全过程实验，能更好的解释理论、模型和实际构件的异同。
[0007]本专利技术解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是：
[0008]一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型，包括平面桁架，平面桁架上弦两侧的边节点上设有水平布置的第一连接装置，第一连接装置背离平面桁架的外端连接有两根水平布置的第一零杆，第一零杆末端下方垂直连接有矩形的框架。
[0009]框架底面不高于平面桁架下弦底面。
[0010]优选的，所述的平面桁架采用梯形的钢桁架。
[0011]优选的，所述的平面桁架所包含的各个节点均采用焊接节点。
[0012]优选的，两根第一零杆分别位于平面桁架的两侧，两根第一零杆相对于平面桁架上弦中心线对称布置。
[0013]优选的，第一连接装置采用板件或杆件，第一螺杆通过螺栓紧固的方式或焊接的方式与第一连接装置固定连接。
[0014]优选的，所述的框架包括两根垂直布置的第二零杆、两根第二零杆上端中间固定连接的第二连接装置以及下端中间固定连接的支座。
[0015]两根第一零杆末端与第二连接装置固定连接。
[0016]优选的，两根第一零杆与两根第二零杆分别一一对应布置于两个相互平行的垂直面上。
[0017]优选的，平面桁架下弦两侧的边节点或斜杆下方末端分别与两侧的支座固定连接。
[0018]优选的，框架各个组件之间的固定连接方式以及第一零杆与框架之间的固定连接方式均采用螺栓紧固的方式或焊接的方式紧固连接。
[0019]优选的，第一零杆(3)以及第二零杆(401)均采用钢材，采用角钢或槽钢或方钢或H型钢。
[0020]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果：
[0021](1)在上弦节点设置合适零杆，利用下弦拉杆约束上弦节点，同时，增强下弦支座平面外的刚度。最终在钢桁架全过程实验中，可在不可避免的荷载偏心等因素影响下，无需依赖加载系统的外设约束，依靠桁架本身及约束扭转支座，在桁架端部沿桁架纵向形成约束扭转，形成抗翘曲的纵向刚度、扭转刚度及平面外抗弯刚度，可获得模型纵、横向双向弯曲及整体弯扭各自的内力效应，解释平面内加载时模型和理想内力效应的差异。
[0022](2)无需依赖加载承力架上的附设配件，自身即可约束其平面外变形，增强其稳定性。
[0023](3)平面桁架中的各个节点采用焊接节点，不同于精加工的铰接节点，近于实际构件。
[0024](4)通过零杆以及框架产生端部约束，且不影响桁架的平面内受弯内力，能更好地在实验结果中反映实际工程中具有面外上弦约束的桁架内力。
[0025](5)零杆以及框架等零配件不影响平面桁架实验的内力和变形实验结果。
[0026](6)实验时直接将桁架模型置于加载系统中即可，无需进行加载系统中面外约束与节点的连接操作，具有占据的实验空间小，安装更方便的优点。
[0027](7)容许平面桁架产生合理的面外变形，可以更好地从实验结果，展示理想桁架、试验模型和实际工程构件的异同。
[0028](8)不必进行实验室通用加载设备的改造(即增设专用的钢桁架面外约束配件，并进行安装连接)，即可方便的用来进行单榀钢桁架实验，便于应对当前学生多组实验需求的现状，改善教学水平。
附图说明
[0029]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0030]图1为本专利技术一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型主视图，
[0031]图2为本专利技术一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型俯视图，
[0032]图3为本专利技术一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型侧视图，
[0033]图4为现有技术中单榀钢桁架试验模型主视图。
[0034]图中：1
‑
平面桁架、2
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第一连接装置、3
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第一零杆、4
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框架、401
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第二零杆、402
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第二连接装置、403
‑
支座、5
‑
螺栓。
具体实施方式
[0035]附图为该一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型的最佳实施例，下面结合附图对本专利技术进一步详细的说明。
[0036]由附图1至附图3所示，一种面外稳定的单榀钢桁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型，包括平面桁架(1)，其特征在于：平面桁架(1)上弦两侧的边节点上设有水平布置的第一连接装置(2)，第一连接装置(2)背离平面桁架(1)的外端连接有两根水平布置的第一零杆(3)，第一零杆(3)末端下方垂直连接有矩形的框架(4)，框架(4)底面不高于平面桁架(1)下弦底面。2.根据权利要求1所述的一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型，包括平面桁架，其特征在于：所述的平面桁架(1)采用梯形的钢桁架。3.根据权利要求1或2所述的一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型，包括平面桁架，其特征在于：所述的平面桁架(1)所包含的各个节点均采用焊接节点。4.根据权利要求3所述的一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型，包括平面桁架，其特征在于：两根第一零杆(3)分别位于平面桁架(1)的两侧，两根第一零杆(3)相对于平面桁架(1)上弦中心线对称布置。5.根据权利要求4所述的一种面外稳定的单榀钢桁架试验模型，包括平面桁架，其特征在于：第一连接装置(2)采用板件或杆件，第一螺杆(3)通过螺栓(5)紧固的方式或焊接的方式与第一连接装置(2)固定连接。6.根据权利要求4或5所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张众，贾致荣，张静，范俊甫，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：