【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种竖向力的加载装置，具体涉及一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置。
技术介绍
1、斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥拥有更大的跨越能力，是大跨度桥梁中最主要的桥型。由于截面抗弯、抗扭刚度大，收缩变形小、整体性强、工业化建造效益高等优点，箱梁能适应不同形式的拉索布置，对悬臂施工非常有利，而且可以部分预制部分现浇，为施工方案提供了多种选择，因此成为斜拉桥中常用的主梁形式。斜拉混凝土箱梁桥是将混凝土箱梁用许多拉索（高强钢绞线）直接锚固在桥塔上的一种桥梁，是由承压的桥塔、受拉的拉索和承弯的主梁组合起来的一种结构体系。在桥梁服役过程中，受拉的拉索使混凝土箱梁受到水平压力和向上的弹性支承反力，从而提高了桥梁的承载能力和跨越能力，因此斜拉混凝土箱梁桥常作为我国大跨桥梁的首选桥型。与实心截面梁相比，箱梁是由顶板、腹板以及底板组成的空心薄壁结构，在移动活载和恒载等使用荷载下，呈现出纵向弯曲的剪力滞效应，使得翼板的纵向正应力沿横向分布不均匀的现象，从而造成结构安全隐患。随着新材料、新技术的发展，现阶段混凝土箱梁逐渐向长悬臂板、大腹板间距、薄壁轻型化的方向发展，这将导致箱梁应力分布不均匀的现象会更加显著。因此，分析研究箱梁的剪力滞效应越加重要。
2、根据国外学者对箱梁剪力滞效应的研究来看，对于典型截面梁，各国学者已利用理论模型、数值模拟与模型试验等相结合的分析方法，对不同工况、不同主梁截面形式下的箱梁剪力滞效应进行了研究，已建立了能量变分法、比拟杆法等理论分析方法和有限单元法、有限梁段法等数值分析方法，但应用主要集中在以箱
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置，包括有机玻璃箱梁模型、拉索、反力架、加载系统、测试系统、计算机，其特征在于，所述反力架包括立杆、顶部横梁、顶部纵梁、底部横梁、底部纵梁、特制螺杆和悬吊梁，所述加载系统包括堆载架、传立柱和配重块，所述测试系统包括测力模块和测应变模块，所述测应变模块包括应变测试元件和应变采集仪，所述应变测试元件通过数据传输线依次与应变采集仪和计算机相连，所述有机玻璃箱梁模型置于悬吊梁正上方，所述有机玻璃箱梁模型顶板与腹板交接位置表面设置有固定拉索的有机玻璃垫块，所述有机玻璃垫块通过t形栓钉、挡片以及开口销之间的配合与拉索相连，所述堆载架通过传力柱与有机玻璃箱梁模型上表面连接，所述配重块置于堆载架正上方。
2、优选地，为便于对有机玻璃箱梁模型施加竖向索力，所述有机玻璃垫块侧面设有供t形栓钉的圆形孔，所述t形栓钉尾部设有供开口销穿过的圆形孔，所述拉索端部穿过有机玻璃垫块之间的栓钉后通过与滑动穿过拉索的拉索紧固器进行固定，所述拉索应采用为高强度钢丝，拉索直径由配重块数量决定。
3、优选地，所述测力模块包括分配梁、挂钩吊杆、拉力传感器、吊杆、数据转换器，所述拉力传感器底部通过挂钩吊杆、分配梁以及拉索与有机玻璃箱梁模型相连，拉力传感器顶部通过吊杆与反力架顶部横梁相连，拉力传感器数据传输接口通过数据传输线依次与数据转换器和计算机相连，从而实现有机玻璃箱梁模型索力的测试。
4、优选地，所述应变测试元件通过胶粘的方式布置于有机玻璃箱梁模型顶板和底板表面，实现有机玻璃箱梁不同位置剪力滞效应的测量。
5、优选地，所述悬吊梁由两个组成，从左到右依次为第一悬吊梁和第二悬吊梁，悬吊梁两侧分别设有供特制螺杆滑动穿过的圆形孔道，并通过两组螺母卡接在特制螺杆端部，同时为适用于不同高度的有机玻璃箱梁模型，特制螺杆的中下部设有与螺母相配合的螺纹。
6、优选地，为实现不同宽度和不同位置混凝土箱梁的加载，所述反力架顶部横梁可沿顶部纵梁方向进行移动，且反力架顶部纵梁内、外表面设置有标尺，可在移动反力架顶部横梁时对其位置进行标定。
7、优选地，所述堆载架由四根相对垂直且底边内撑的角钢和两根沿有机玻璃箱梁模型宽度方向且底边相对朝外的角钢组成，并通过焊接的方式将各角钢连接成一个整体，同时为达到更好的实验效果，实现箱梁纵向集中荷载的布置，所述传力柱通过焊接的方式均匀地布置在堆载架沿有机玻璃箱梁模型长度方向最外侧两根角钢的底部，所述配重块为标准铅块。
8、优选地，所述分配梁由平衡拉索和分配横梁组成，其中平衡拉索通过杠杆原理将拉力传感器上的拉力均匀地分配给固定于分配横梁上的多根拉索，可有效防止机玻璃箱梁模型在加载过程中发生倾覆。
9、本技术与现有技术相比具有以下优点。
10、本技术设计科学合理、思路清晰，模拟化程度高，加载方式简单，通过标准配重块的叠加或减小，可自由灵活的改变实验加载索力的大小。
11、本技术具有应用范围广，实用性强等优点，利用顶部横梁沿纵梁方向可随意移动调节的特殊设计，只需改变两侧横梁之间的相对位置，即可对不同跨度有机玻璃斜拉箱梁桥进行剪力滞效应的实验。此外在不考虑测力模块情况下，利用本技术亦可对普通有机玻璃箱梁桥进行剪力滞效应实验。
12、在实验加载过程中，本技术通过测试系统的测应变模块和测力模块，在获得箱梁剪力滞效应的同时亦能获得施加在箱梁上的索力，并通过二者之间的经时变化曲线建立相应的映射关系。
13、本技术取材方便，构造简单，制造成本低廉，经现场实验验证，表明本技术实验测试结果准确、可靠，能够用于有机玻璃斜拉箱梁桥剪力滞效应的测试，成果可为斜拉箱梁桥的设计与分析提供依据，具有实际工程意义。
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1.一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置，包括有机玻璃箱梁模型（1）、拉索（14）、反力架、加载系统、测试系统、计算机（24），其特征在于，所述反力架包括立杆（8）、顶部横梁（9）、顶部纵梁（10）、底部横梁（11）、底部纵梁（12）、特制螺杆（21）和悬吊梁（13），所述加载系统包括堆载架（26）、传力柱（27）和配重块（28），所述测试系统包括测力模块和测应变模块，所述测应变模块包括应变测试元件（6）和应变采集仪（23），所述应变测试元件（6）通过数据传输线（7）依次与应变采集仪（23）和计算机（24）相连，所述有机玻璃箱梁模型（1）置于悬吊梁（13）正上方，所述有机玻璃箱梁模型（1）顶板与腹板交接位置表面设置有固定拉索（14）的有机玻璃垫块（2），所述有机玻璃垫块（2）通过T形栓钉（3）、挡片（4）以及开口销（5）之间的配合与拉索（14）相连，所述堆载架（26）通过传力柱（27）与有机玻璃箱梁模型（1）上表面连接，所述配重块（28）置于堆载架（26）正上方。
2.根据权利要求1所述的一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置，其特征在于，所述有机玻璃垫块（
3.根据权利要求1所述的一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置，其特征在于，所述测力模块包括分配梁、挂钩吊杆（19）、拉力传感器（18）、吊杆（20）、数据转换器（29），所述拉力传感器（18）底部通过挂钩吊杆（19）、分配梁以及拉索（14）与有机玻璃箱梁模型（1）相连，拉力传感器（18）顶部通过吊杆（20）与反力架顶部横梁（9）相连，拉力传感器（18）数据传输接口通过数据传输线（7）依次与数据转换器（29）和计算机（24）相连。
4.根据权利要求1所述的一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置，其特征在于所述应变测试元件（6）通过胶粘的方式布置于有机玻璃箱梁模型（1）顶板和底板表面。
5.根据权利要求1所述的一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置，其特征在于，所述悬吊梁（13）由两个组成，从左到右依次为第一悬吊梁和第二悬吊梁，悬吊梁（13）两侧分别设有供特制螺杆（21）滑动穿过的圆形孔道，并通过两组螺母（22）卡接在特制螺杆（21）端部，为适用于不同高度的有机玻璃箱梁模型（1），特制螺杆（21）的中下部设有与螺母（22）相配合的螺纹。
6.根据权利要求1所述的一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置，其特征在于，所述反力架顶部横梁（9）可沿顶部纵梁（10）方向进行移动，所述反力架顶部纵梁（10）内、外表面设置有标尺（25），可对反力架顶部横梁（9）位置进行标定。
7.根据权利要求1所述的一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置，其特征在于，所述堆载架（26）由四根相对垂直且底边内撑的角钢和两根沿有机玻璃箱梁模型（1）宽度方向且底边相对朝外的角钢组成，并通过焊接的方式将各角钢连接成一个整体，所述传力柱（27）通过焊接的方式均匀地布置在堆载架沿有机玻璃箱梁模型（1）长度方向最外侧两根角钢的底部，所述配重块（28）为标准铅块。
8.根据权利要求3所述的一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置，其特征在于，所述分配梁由平衡拉索（16）和分配横梁（17）组成，其中平衡拉索（16）通过杠杆原理将拉力传感器（18）上的拉力均匀地分配给固定于分配横梁（17）上的多根拉索（14）。
...【技术特征摘要】
1.一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置，包括有机玻璃箱梁模型（1）、拉索（14）、反力架、加载系统、测试系统、计算机（24），其特征在于，所述反力架包括立杆（8）、顶部横梁（9）、顶部纵梁（10）、底部横梁（11）、底部纵梁（12）、特制螺杆（21）和悬吊梁（13），所述加载系统包括堆载架（26）、传力柱（27）和配重块（28），所述测试系统包括测力模块和测应变模块，所述测应变模块包括应变测试元件（6）和应变采集仪（23），所述应变测试元件（6）通过数据传输线（7）依次与应变采集仪（23）和计算机（24）相连，所述有机玻璃箱梁模型（1）置于悬吊梁（13）正上方，所述有机玻璃箱梁模型（1）顶板与腹板交接位置表面设置有固定拉索（14）的有机玻璃垫块（2），所述有机玻璃垫块（2）通过t形栓钉（3）、挡片（4）以及开口销（5）之间的配合与拉索（14）相连，所述堆载架（26）通过传力柱（27）与有机玻璃箱梁模型（1）上表面连接，所述配重块（28）置于堆载架（26）正上方。
2.根据权利要求1所述的一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置，其特征在于，所述有机玻璃垫块（2）侧面设有供t形栓钉（3）的圆形孔，所述t形栓钉（3）尾部设有供开口销（5）穿过的圆形孔，所述拉索（14）端部穿过有机玻璃垫块（2）之间的栓钉（3）后通过与滑动穿过拉索（14）的拉索紧固器（15）进行固定，所述拉索（14）应采用为高强度钢丝，拉索（14）直径由配重块（28）数量决定。
3.根据权利要求1所述的一种用于测试混凝土箱梁剪力滞效应的实验装置，其特征在于，所述测力模块包括分配梁、挂钩吊杆（19）、拉力传感器（18）、吊杆（20）、数据转换器（29），所述拉力传感器（18）底部通过挂钩吊杆（19）、分配梁以及拉索（14）与有机玻璃箱梁模型（1）相连，拉力传感器（1...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔺鹏臻，薛多辉，马俊军，刘应龙，何志刚，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：新型
国别省市：
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