专利名称：一种结构试验荷载定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及土木工程专业的教学和科研试验装置，特别涉及一种结构试验荷载定位装置。
背景技术：
在土木工程专业的结构试验领域，试件受压是一种常见的加载工况。其中最为常见的是轴心受压加载方式，另外根据试验目的不同还可能有偏心受压加载要求。荷载定位精度往往是影响试验结果准确性的重要因素。以轴心受压加载为例，一般通过事先的连接件(如螺栓)位置设计，使得千斤顶底座(如球铰、刀口铰等)中心与试件加载端截面形心重 合，从而实现一次性理论对中。但由于试件尺寸存在加工误差，此时并未达到实际对中状态。而且由于试件初始弯曲的随机性，试验过程中常常无法找到完全对中状态。因此理论对中将不可避免带来试验误差，这对于以极限承载能力测试为试验目的的情况而言尚可接受，但对正常使用状态指标(如材料应力/应变、试件刚度、表面裂缝等)的测量精度将会产生不可忽略的影响。目前多采用应变对中法来解决此问题，即在一次性理论对中之后，进一步在试件中部无约束位置的截面周边粘贴应变片，在正式加载前进行弹性预加载，然后通过观测截面对称位置的应变差别来判断实际对中情况，并不断调整荷载位置来达到对中目的。这就对荷载位置调整的可实施性和操作便捷性提出了很高的要求。遗憾的是，目前较少见有专用于此类荷载位置调节的试验装置，实际加载过程中常用的方法是通过手动锤击、扳移等方式对千斤顶底座进行微调，这种方法不仅操作麻烦，更难于控制调节精度，试验效果和实施效率都很低，而且只适用于竖向加载工况，在水平加载时千斤顶由于无法固定而将发生倾覆。对于偏心加载情况，在精确定位试验要求的偏心距时将遇到同样的问题。如中国实用新型专利(公告号CN 201251491Y)提出了一种球铰支座对中试验装置，其改进之处在于设置有外框和调平框，工作原理为通过调节调平装置上的顶丝来移动球铰支座的位置。该装置虽能进行荷载位置调整，但无法实现对调整位移量的精确把握，且其适用范围仅限于竖向对中加载单一工况，无法运用于水平加载试验，更不能满足大偏心加载要求。另外，该装置的调节顶丝位于装置内部，对调节工具要求较高，并对实际操作造成一定不便。因此，设计一种构造简单、操作可行的受压荷载定位装置，用于在结构试验过程中对荷载位置进行精确调节，并在试件类型(钢构件和混凝土构件)、受压形式(轴心受压和偏心受压)、荷载工况(竖向加载和水平加载)等方面具有很好的通用性，将对提高结构试验的测试精度和实施效率具有较强的现实意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种结构试验荷载定位装置，能满足快速、精确定位荷载的要求，可用于对中定位及单向偏心定位。该试验装置不仅适用于竖向加载工况还可用于水平加载工况。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种结构试验中压力荷载的定位装置，包括定位块、底板、横向挡块、纵向挡块、防倾覆螺杆、横向调节螺杆、纵向调节螺杆以及锁固螺帽；所述底板用于连接试件；所述定位块用于连接千斤顶底座；所述底板表面设有横向挡块和纵向挡块，横向挡块和纵向挡块围成一区域；所述定位块放置于底板表面的横向挡块和纵向挡块所围区域内；所述定位块通过防倾覆螺杆避免与底板脱离，通过横向调节螺杆和纵向调节螺杆实现平面内横、纵向移动，并通过锁固螺帽锁定位置。所述底板为矩形，四个角部开设圆孔，将这个装置固定在钢构件(或混凝土构件钢预埋件)上。所述横、纵向挡块底面开设螺纹盲孔，底板相应位置开设沉孔，横向挡块、纵向挡块沿纵、横向对称布置后通过螺栓固定在底板上，形成矩形围域，并保证连接螺栓不突出底板下表面。 所述横向挡块中部开设条型槽孔，孔高与防倾覆螺杆直径相等，为置于其中的防倾覆螺杆提供横向滑动空间，同时限制其在垂直底板平面方向上的运动。所述定位块的四个角部开设螺纹通孔，用于连接千斤顶底座；定位块放置于底板上横向挡块、纵向挡块所围矩形区域内。所述定位块两个横向侧面开设螺纹盲孔，该定位块放置于底板上挡块所围矩形区域内。所述防倾覆螺杆端部带有螺纹，将该螺杆穿过横向挡块上的防倾覆槽孔后锚入定位块侧面的螺纹盲孔内，确保定位块不与底板脱离。所述横向挡块和纵向挡块侧面开设螺纹通孔，孔径大小分别与横向调节螺杆和纵向调节螺杆相匹配。所述横向调节螺杆和纵向调节螺杆在位于挡块内侧的部位设置锁固螺帽，荷载定位完成后拧紧该螺帽，防止横向调节螺杆和纵向调节螺杆在加载过程中发生松动。所述横向调节螺杆和纵向调节螺杆均采用通长螺纹，且螺杆端部均在底板边缘以夕卜，方便使用工具进行旋调。所述装置采用防倾覆螺杆确保定位块在水平加载工况时不发生倾覆，因此不仅适用于竖向加载工况，还可用于水平加载工况。所述装置采用全钢结构，所有部件均采用精密机械加工，组装全部采用螺栓连接，无任何焊接工序，确保装置尺寸精度及表面平整度。采用上述技术方案之后，本发明有益效果是(I)通过旋调螺栓推动定位块连带千斤顶在底板平面内双向移动，从而实现荷载位置调整，调节步骤简单方便。(2)设有防倾覆螺杆防止定位块发生面外倾覆，使得该装置不仅适用于竖向加载工况，还可用于水平加载工况。(3)在纵向设置大空间以进行大位移量调节，使得该装置不仅适用于轴心受压试验，还可用于大偏心受压加载。(4)底板标有双向刻度线，方便读取位移调节量并减少荷载定位时间，提高荷载定位精度和试验效率。
(5)试验装置取材容易，制作简单，使用方便，定位精度高，适用范围广泛。
图I为本发明一实施例三维效果图；图2为本发明一实施例平面图；图3为图2所示A-A纵断面图；图4为图2所示B-B纵断面图；图5为图2所示C-C横断面图；图6为底板刻度线示意图；
图7为图6所示I - I纵断面图；图8为图6所示II - II横断面图；图9为定位块平、立面图。图中1一定位块；2—底板；3—横向挡块；4一纵向挡块；5—防倾覆螺杆；6—纵向调节螺杆—横向调节螺杆；8—锁固螺帽；9一固定千斤顶用螺纹通孔；10—底板圆孔；
11一防倾覆螺杆用螺纹盲孔；12—防倾覆槽孔；13—调节螺杆用螺纹通孔；14一挡块螺纹盲孔；15—底板沉孔；16—挡块紧固螺栓；x—纵向；y—横向。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。如图1、2所示，本实施例所述的一种在结构试验中能快速精确定位压力荷载的试验装置，主要包括定位块I、底板2、横向挡块3、纵向挡块4、防倾覆螺杆5、横向调节螺杆6、纵向调节螺杆7以及锁固螺帽8 ;所述底板2通过四个角部圆孔经螺栓连接试件；所述底板2表面设有横向挡块3和纵向挡块4,横向挡块3和纵向挡块4围成一区域；所述定位块I放置于底板2表面的横向挡块3和纵向挡块4所围区域内，并通过四个角部螺纹孔与千斤顶底座连接。所述定位块2通过防倾覆螺杆5避免与底板脱离，通过横向调节螺杆6和纵向调节螺杆7实现平面内横、纵向移动，并通过锁固螺帽8锁定位置。本实施例中，所述底板2为矩形，四个角部开设圆孔，用于同钢构件或混凝土构件钢预埋件螺栓连接。本实施例中，所述横向挡块3、纵向挡块4底面开设螺纹盲孔14，底板2相应位置开设沉孔15，挡块3、4沿纵、横向对称布置后通过螺栓16固定在底板2上，形成矩形围域。本实施例中，所述横向挡块3中部开设条型槽孔12，孔高与防倾覆螺杆5直径相等，为置于其中的防倾覆螺杆5提供横向滑动空间，并限制其在垂直底板平面方向上的运动。本实施例中，所述定位块I四个角部开设螺纹通孔用于连接千斤顶底座；定位块I放置于底板2上挡块3、4所围矩形区域内。本实施例中，所述定位块I的两个横向侧面开设螺纹盲孔11，端部带螺纹的防倾覆螺杆5穿过横向挡块3上的防倾覆槽孔12后锚入该孔11内，从而防止安装过程中定位块I与底板2相脱离。
本实施例中，所述横向挡块3和纵向挡块4侧面开设螺纹通孔13，孔径大小分别与横向调节螺杆6和纵向调节螺杆7相匹配。本实施例中，所述横向调节螺杆6和纵向调节螺杆7在位于挡块内侧的部位设置锁固螺帽8，防止调节螺杆6、7在加载过程中发生松动。本实施例中，所述横向调节螺杆6和纵向调节螺杆7均采用通长螺纹，且螺杆端部均在底板2边缘以外，方便旋调。本实施例中，所述底板2上表面标有刻度尺，用于精确定位。该刻度线最小刻度为1_，用虚线表示，每隔5_用实线示意，中间空白区域大小与定位块平面尺寸相一致。从空白区域边界线往外，沿着挡块边缘以IOmm为一级依次做数字标记，方便读取刻度的同时实现精确定位。本实施例中，所述纵向挡块4上不开设防倾覆槽孔，以满足纵向大位移调节的要
求，进而用于大偏心加载试验。本实施例中，所述横向调节螺杆6数量为两个，纵向调节螺杆7数量可根据所要求的纵向调节量程予以增减，但不应少于两个。本实施例中，该装置不仅适用于竖向加载工况，还可用于水平加载工况，防倾覆螺杆5确保定位块I在水平加载工况时不发生倾覆。本实施例中，该装置采用全钢结构，所有部件均采用精密机械加工，组装全部采用螺栓连接，无任何焊接工序，确保装置尺寸精度及表面平整度。采用本实施例上述装置定位荷载时，根据试件初始安装位置和试验要求，先借助防倾覆螺杆初步调整定位块位置，然后通过旋调横、纵向挡块上的调节螺杆顶推移动定位块。调节螺杆上的螺纹连续、间距�。誓苡行Э刂贫ㄎ豢榈囊贫骄啵迪志范ㄎ�。本实施例上述装置使用时，按照以下步骤进行(I)测量试件加载端的几何尺寸。(2)根据(I)中所得数据，选择合适尺寸和数量的底板2、定位块I、挡块3、4、防倾覆螺杆5、调节螺杆6、7以及锁固螺帽8。(3)底板2开设圆孔10 (图6)和沉孔15 (图7、8)，并在其上表面标示刻度线(图6)。(4)挡块3、4开设槽孔12、螺纹通孔13、螺纹盲孔14，采用螺栓16将其固定在底板2上(图7、8)。(5)定位块I开设螺孔通孔9、螺纹盲孔11 (图9)。(6)将定位块I放置于底板2上表面的挡块3、4所围区域内，将防倾覆螺杆5穿过防倾覆槽孔12后锚入定位块2侧面的螺纹盲孔11内(图3)。(7)将调节螺杆6、7旋入并穿过挡块3、4上螺纹通孔13，然后旋入锁固螺帽8，等待进一步旋调(图4、5)。(8)移动防倾覆螺杆5，带动定位块1，使定位块四边与底板刻度线空白区域的边界相重合。将调节螺杆6、7旋调至正好与定位块I侧面相接触，防止定位块滑动。(9)将装置整体放在试件加载端部截面，对中底板形心和试件端部截面形心之后，采用螺栓通过底板圆孔10将装置与试件连接固定。(10)将千斤顶底座(如球铰、刀口铰)放置于定位块I上，对中底座和定位块I形心之后，通过螺纹通孔9经螺栓固定住底座。(11)根据试验要求确定定位块I在纵、横向上的位移调节量。(12)旋调调节螺杆6、7，通过螺杆推力使定位块I移位，实现荷载精确定位。( 13)拧紧锁固螺帽8，开始试验加载。(14)根据试验结果，确定下一步调节方向与幅度，重复旋调定位工作。本实施例上述装置通过底板与钢构件或混凝土构件钢预埋件连接固定；定位块连接千斤顶，放置于底板表面的挡块所围区域内，并通过旋调调节螺杆实现纵、横向移动；防倾覆螺杆穿过横向挡块上的槽孔后，锚入定位块侧面所开螺纹孔内，以防止定位块与底板脱离，使该定位装置不仅适用于竖向加载工况，还可应用于水平加载工况；底板上表面标有刻度线，用于提高调节速度和精度；纵向调节螺杆数量根据位移调节量程进行增减。整个装置原理清晰，制作简单，使用方便，荷载定位精度高，可应用于土木工程教学和科研试验当 中。以上实施例仅用于说明本发明的内容，除此之外，本发明还有其它实施方式。但是，凡采用等同替换或等效变形方式形成的技术方案均落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种结构试验荷载定位装置，其特征在于包括定位块(I)、底板(2)、横向挡块(3)、纵向挡块(4)、防倾覆螺杆(5)、横向调节螺杆(6)、纵向调节螺杆(7)以及锁固螺帽(8);所述底板(2)通过四个角部圆孔经螺栓连接试件，所述底板(2)表面设有横向挡块(3)和纵向挡块(4)，横向挡块(3)和纵向挡块(4)围成一区域；所述定位块(I)放置于底板(2)表面的横向挡块(3)和纵向挡块(4)所围区域内，并通过四个角部螺纹孔与千斤顶底座连接；所述定位块(2 )通过防覆螺杆(5 )连接底板；所述横向调节螺杆(6 )和纵向调节螺杆(7 )分别设置在横向挡块(3 )、纵向挡块(4)上，通过横向调节螺杆(6 )和纵向调节螺杆(7 )实现平面内横、纵向移动，并通过锁固螺帽(8 )锁定位置。
2.根据权利要求I所述的一种结构试验荷载定位装置，其特征在于所述底板(2)为矩形，四个角部开设圆孔，用于整个装置与钢构件或混凝土构件钢预埋件连接。
3.根据权利要求2所述的一种结构试验荷载定位装置，其特征在于所述横向挡块(3)、纵向挡块(4)底面开设螺纹盲孔(14)，底板(2)相应位置开设沉孔(15)，横向挡块(3)、纵向挡块(4)沿纵、横向对称布置后通过螺栓(16)固定在底板(2)上，形成矩形围域。
4.根据权利要求3所述的一种结构试验荷载定位装置，其特征在于所述定位块(I)四个角部开设螺纹通孔用于连接千斤顶底座；定位块(I)放置于底板(2)上横向挡块(3)、纵向挡块(4)所围矩形区域内。
5.根据权利要求4所述的一种结构试验荷载定位装置，其特征在于所述定位块(I)的两个横向侧面开设螺纹盲孔(11)，端部带螺纹的防倾覆螺杆(5)穿过横向挡块(3)上的防倾覆槽孔(12 )后锚入该孔(11)内，从而防止安装过程中定位块(I)与底板(2 )相脱离。
6.根据权利要求I所述的一种结构试验荷载定位装置，其特征在于所述横向挡块(3)中部开设条型槽孔(12)，孔高与防倾覆螺杆(5)直径相等，为置于其中的防倾覆螺杆(5)提供横向滑动空间，并限制其在垂直底板平面方向上的运动。
7.根据权利要求6所述的一种结构试验荷载定位装置，其特征在于所述横向挡块(3)和纵向挡块(4)侧面开设螺纹通孔(13)，孔径大小分别与横向调节螺杆(6)和纵向调节螺杆(7)相匹配。
8.根据权利要求I所述的一种结构试验荷载定位装置，其特征在于所述横向调节螺杆(6)和纵向调节螺杆(7)在位于挡块内侧的部位设置锁固螺帽(8)，防止横向调节螺杆(6 )和纵向调节螺杆(7 )在加载过程中发生松动。
9.根据权利要求8所述的一种结构试验荷载定位装置，其特征在于所述横向调节螺杆(6)和纵向调节螺杆(7)均采用通长螺纹，且螺杆端部均在底板(2)边缘以外；所述横向调节螺杆(6)数量为两个，纵向调节螺杆(7)数量不少于两个。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种结构试验荷载定位装置，其特征在于所述底板(2)上表面标有用于精确定位的刻度尺。
全文摘要
本发明公开了一种结构试验荷载定位装置，该装置由定位块、底板、挡块、防倾覆螺杆、调节螺杆以及锁固螺帽组成。装置通过底板与钢构件或混凝土构件钢预埋件连接固定。定位块连接千斤顶，放置于底板表面的挡块所围区域内，并通过旋调调节螺杆实现纵、横向移动。防倾覆螺杆穿过横向挡块上的槽孔后，锚入定位块侧面所开螺纹孔内，以防止定位块与底板脱离，使该定位装置不仅适用于竖向加载工况，还可应用于水平加载工况。底板上表面标有刻度线，用于提高调节速度和精度。纵向调节螺杆数量根据位移调节量程进行增减。整个装置原理清晰，制作简单，使用方便，荷载定位精度高，可应用于土木工程教学和科研试验当中。
文档编号G01N3/02GK102809508SQ20121025369
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者程斌, 钱沁, 黄仁锋 申请人:上海交通大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
