【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构工程试验，具体涉及一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置。
技术介绍
1、钢管混凝土是一种特殊的套箍混凝土，具有强度高、刚度大、塑性性能好、施工方便等优点，在大跨桥梁与城市高层建筑中得到了越来越广泛的应用。但是无论是在建筑结构还是桥梁结构建设中，钢管混凝土在施工时一般都是先完成空钢管的安装，再以钢管作为模板来浇筑混凝土，因此在混凝土与钢管形成组合结构之前，空钢管由于自重以及未形成强度的混凝土湿重，会在截面内形成初始应力；此外，在分节段灌注混凝土时，先灌注的混凝土形成强度后会发生收缩徐变，对钢管应力产生影响，并且下一节段的钢管自重与混凝土湿重也会对上一节段产生力的作用。这些情况表明，在施工过程中，钢管混凝土必然存在初应力，而初应力的存在又会使钢管屈服阶段提前，进而影响钢管混凝土结构的力学性能，最终导致试件承载力下降，带来安全隐患。
2、在现有试验装置中，关于钢管混凝土施工初应力的模拟都不能反映真实情况下初应力状态。大多数试验都是利用螺杆在竖向对试件施加荷载来模拟初应力，但这只对轴向初应力进行了模拟。事实上，实际工程中的钢管混凝土结构并非都是竖向结构，对于钢管混凝土拱桥的拱肋而言，其每一节段的倾斜角度是不一样的，在这种状态下灌注混凝土会使钢管在轴向、径向与环向都产生应力，这与单独在竖向灌注混凝土、施加螺杆荷载给钢管造成的力是不一样的，竖向灌注与加载无法真实地反映施工初应力，因此迫切需要一种能对钢管混凝土的施工初应力进行研究，并真正反映施工初应力的试验装置。
技术实现思
1、本专利技术主要目的在于提供一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，通过转动部件来改变试件的角度，利用限位器对角度进行限制，通过控制伸缩杆的伸缩距离来改变试件高度，通过调节夹持器的间距来改变试件的直径，从而实现针对不同尺寸的试件，都能利用一个装置模拟出真实的施工初应力，提高试验效率与经济效益，并且能对模拟出的施工初应力进行三向应力分析。加载时，利用多根螺杆对斜向试件施加荷载，持荷一段时间后灌注混凝土，最后通过倾角传感器、应变计来获取试件在某一角度下轴向、径向与环向的应力变化情况，以解决现有技术存在的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采取了如下技术方案：
3、一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，包括底座，所述底座的上表面两端均设置有铰接座，两个所述铰接座分别连接转动部件的两端，所述底座上连接有限位器，所述转动部件通过连接件与所述限位器连接；所述转动部件的一侧连接有夹持器；
4、还包括加载部件，所述加载部件用于对钢管混凝土施加荷载。
5、进一步的，所述转动部件包括矩形块、第一伸缩杆和第二伸缩杆，所述矩形块内部中空，所述矩形块的一端与所述底座上的一个铰接座铰接，所述第一伸缩杆固定插接设置于所述矩形块内部，所述第一伸缩杆的自由端连接有固定块，所述第二伸缩杆的固定端与远离矩形块设置的铰接座相铰接，所述第二伸缩杆的自由端与所述固定块的一侧相铰接。
6、进一步的，所述第二伸缩杆上固定设置有铰接套，所述连接件一端与所述铰接套相铰接，另一端与所述限位器相铰接。
7、进一步的，所述限位器包括滑块，所述底座上设置有滑槽，所述滑槽内滑动连接有滑块和螺栓，所述滑块上设置有螺栓孔，所述螺栓孔内螺纹连接有所述螺栓，所述螺栓上连接有用于对滑块定位的螺母，所述滑块上设置有限位铰座，所述限位铰座与所述连接件的端部相铰接。
8、进一步的，所述矩形块和所述固定块的侧面均连接有环扣，所述环扣用于固定夹持器。
9、进一步的，所述夹持器包括内环和外环，所述外环相对的两端均固定连接有圆杆，所述圆杆用于外环的固定，所述内环连接于所述外环内部。
10、进一步的，所述内环包括两个对称设置的弧形环，所述弧形环采用弹簧钢材料，每个所述弧形环上均旋转连接有螺纹杆，所述外环上对称设置有两个螺纹孔，每个螺纹孔内均螺纹连接有一个所述螺纹杆，相邻的螺纹杆和圆杆夹角为90°。
11、进一步的，所述加载部件包括垫板、高强螺杆和高强螺母，钢管混凝土的两端分别设置有一个垫板，两个垫板通过高强螺杆连接，所述高强螺母连接于所述高强螺杆上，所述高强螺母用于对钢管混凝土施加荷载。
12、进一步的，还包括测量器组，所述测量器组包括连接于装置上的倾角传感器和应变计，所述倾角传感器用于测量钢管混凝土试件的倾斜角度，所述应变计用于测量钢管混凝土试件在轴向、环向和径向的应力。
13、进一步的，还包括外箱，所述外箱为顶端开口的箱体结构，所述底座固定连接于所述外箱内部，所述外箱的底端设置有地锚孔。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、1.通过第一伸缩杆和第二伸缩杆配合实现转动部件的调节，使得钢管混凝土在竖向可以任意角度倾斜，施加荷载与灌注混凝土时能真实地反映出施工初应力的产生，解决了目前没有能真实反映施工初应力的试验装置这一现状。
16、2.能在给螺杆施加荷载时或是灌注混凝土时使试件始终维持着特定角度，确保了每个角度下试验数据的准确性。
17、3.通过限位器与转动部件的控制，可以调节出任意角度，仅用一个装置就能准确地模拟不同倾斜角度的拱肋节段的施工初应力，使试验更具经济性与高效性。
18、4.既能改变试件夹持直径又能改变试件夹持高度，可以对不同尺寸的试件进行试验，使试验具备了广泛性。
19、5.装置主要靠螺栓或螺母连接，可拆卸，方便收纳，同时可重复使用，经济效益高。
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1.一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，包括底座，所述底座的上表面两端均设置有铰接座，两个所述铰接座分别连接转动部件的两端，所述底座上连接有限位器，所述转动部件通过连接件与所述限位器连接；所述转动部件的一侧连接有夹持器；
2.如权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，所述转动部件包括矩形块、第一伸缩杆和第二伸缩杆，所述矩形块内部中空，所述矩形块的一端与所述底座上的一个铰接座铰接，所述第一伸缩杆固定插接设置于所述矩形块内部，所述第一伸缩杆的自由端连接有固定块，所述第二伸缩杆的固定端与远离矩形块设置的铰接座相铰接，所述第二伸缩杆的自由端与所述固定块的一侧相铰接。
3.如权利要求2所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，所述第二伸缩杆上固定设置有铰接套，所述连接件一端与所述铰接套相铰接，另一端与所述限位器相铰接。
4.如权利要求3所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，所述限位器包括滑块，所述底座上设置有滑槽，所述滑槽内滑动连接有滑块和螺栓
5.如权利要求4所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，所述矩形块和所述固定块的侧面均连接有环扣，所述环扣用于固定夹持器。
6.如权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，所述夹持器包括内环和外环，所述外环相对的两端均固定连接有圆杆，所述圆杆用于外环的固定，所述内环连接于所述外环内部。
7.如权利要求6所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，所述内环包括两个对称设置的弧形环，所述弧形环采用弹簧钢材料，每个所述弧形环上均旋转连接有螺纹杆，所述外环上对称设置有两个螺纹孔，每个螺纹孔内均螺纹连接有一个所述螺纹杆，相邻的螺纹杆和圆杆夹角为90°。
8.如权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，所述加载部件包括垫板、高强螺杆和高强螺母，钢管混凝土的两端分别设置有一个垫板，两个垫板通过高强螺杆连接，所述高强螺母连接于所述高强螺杆上，所述高强螺母用于对钢管混凝土施加荷载。
9.如权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，还包括测量器组，所述测量器组包括连接于装置上的倾角传感器和应变计，所述倾角传感器用于测量钢管混凝土试件的倾斜角度，所述应变计用于测量钢管混凝土试件在轴向、环向和径向的应力。
10.如权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，还包括外箱，所述外箱为顶端开口的箱体结构，所述底座固定连接于所述外箱内部，所述外箱的底端设置有地锚孔。
...【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，包括底座，所述底座的上表面两端均设置有铰接座，两个所述铰接座分别连接转动部件的两端，所述底座上连接有限位器，所述转动部件通过连接件与所述限位器连接；所述转动部件的一侧连接有夹持器；
2.如权利要求1所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，所述转动部件包括矩形块、第一伸缩杆和第二伸缩杆，所述矩形块内部中空，所述矩形块的一端与所述底座上的一个铰接座铰接，所述第一伸缩杆固定插接设置于所述矩形块内部，所述第一伸缩杆的自由端连接有固定块，所述第二伸缩杆的固定端与远离矩形块设置的铰接座相铰接，所述第二伸缩杆的自由端与所述固定块的一侧相铰接。
3.如权利要求2所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，所述第二伸缩杆上固定设置有铰接套，所述连接件一端与所述铰接套相铰接，另一端与所述限位器相铰接。
4.如权利要求3所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，所述限位器包括滑块，所述底座上设置有滑槽，所述滑槽内滑动连接有滑块和螺栓，所述滑块上设置有螺栓孔，所述螺栓孔内螺纹连接有所述螺栓，所述螺栓上连接有用于对滑块定位的螺母，所述滑块上设置有限位铰座，所述限位铰座与所述连接件的端部相铰接。
5.如权利要求4所述的一种钢管混凝土拱肋三维初应力分布状态的试验装置，其特征在于，所述矩形块和所述固定块的侧面均连...
【专利技术属性】
技术研发人员：周建庭，徐略勤，徐粒寒，陈国思，金双双，柳杨青，史俊，叶丹，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：
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