一种固定偏心受压混凝土柱立式加载的试验装置的制作方法

本实用新型涉及混凝土结构试验方法领域，尤其涉及一种固定偏心受压混凝土柱立式加载的试验装置。

背景技术：

钢筋混凝土柱偏心受压试验是土木工程结构实验中的基础实验之一。传统的钢筋混凝土柱偏心受压试验加载装置一般通过刀口支座或者球形支座来实现的，但是传统加载装置如下问题：

1.刀口支座易致混凝土柱端部局部破坏。采用刀口支座加载时，偏心荷载通过刀口施加，由于加载装置铰板刚度不足，局部应力难以释放，及易使得混凝土柱在刀口支座加载端部造成局部应力集中，使混凝土柱端部产生劈裂裂缝并发生破坏。

2.球形支座加载时偏心距不易控制。采用球形支座加载时，尽管可有效缓解上述局部破坏问题，但是，由于偏心荷载通过两端球铰施加，加载初始偏心距不易精确控制，同时在偏心加载过程中，实际偏心距可能发生变化。

3.混凝土柱立式加载布置困难。由于混凝土柱尺寸大、重量大，在实际固定安放时难以立式固定，不但偏心距不易精准调整，而且试验过程中由于构件弯曲变形过大极易导致构件倾侧，存在安全隐患。因此，在实际试验加载时，为了定位方便以及加载安全，有时采用横放混凝土柱加载方式，但横放混凝土柱加载显然与实际情况不符，由于承台对混凝土柱侧限的影响，大大影响了混凝土柱的侧向刚度，测试数据结果与立式加载结果产生较大偏差。

技术实现要素：

针对上述不足，本实用新型提供一种固定偏心受压混凝土柱立式加载的试验装置，通过张拉钢绞线的方式调整钢筋混凝土柱垂直度并优化偏心距的定位精度，张拉钢绞线可有效保障混凝土柱在立式安装过程中的稳固性，同时可有效防止加载后期构件弯曲变形过大产生的倾侧现象，提高偏心受压混凝土柱立式加载过程中的安全性；在加载阶段，采用圆铰支座有效避免混凝土柱在两端加载区域形成应力集中，防止产生局部劈裂裂缝。

为实现上述功能，本实用新型所采用的技术方案是：一种固定偏心受压混凝土柱立式加载的试验装置，包括钢筋混凝土柱、钢绞线、花篮螺栓、第一羊眼螺栓、底板、第二羊眼螺栓，从下至上依次放置底板、第一圆铰支座、钢筋混凝土柱、第二圆铰支座；所述第二圆铰支座的凹铰板上沿圆周方向均匀开有至少四个第一螺栓孔道，第一螺栓孔道上旋接第一羊眼螺栓；所述底板上沿圆周方向均匀开有与第一螺栓孔道数量相同且一一对应的第二螺栓孔道，第二螺栓孔道上旋接第二羊眼螺栓；钢绞线的一端与第一羊眼螺栓相连，钢绞线的另一端通过花篮螺栓与与第一羊眼螺栓相对应的第二羊眼螺栓相连。

进一步的，加载力的方向与第一圆铰支座和第二圆铰支座的铰接点的连线相重合。

进一步的，所述第一圆铰支座由相互配合的第一凹铰板和第一凸铰板组成，第一凹铰板布置在第一凸铰板的上面。

进一步的，所述第二圆铰支座由相互配合的第二凹铰板和第二凸铰板组成，第二凸铰板布置在第二凹铰板上面。

进一步的，第一凹铰板和第二凹铰板结构相同，均包括凹铰本体，凹铰本体上开有凹槽；第一凸铰板和第二凸铰板结构相同，均包括凸铰本体，凸铰本体上开有凸起，凹槽和凸起相配合。

进一步的，所述凹槽和凸起的横截面为半圆形。

进一步的，钢绞线的两端均通过钢丝锁扣打圆结锁紧。

现对于现有技术，本实用新型的有益效果如下：通过张拉钢绞线的方式调整混凝土柱垂直度、优化偏心距的定位精度，保障混凝土柱在立式安装过程中的稳固性，同时可有效防止加载后期构件弯曲变形过大产生的倾侧现象，提高偏心受压混凝土柱立式加载过程中的安全性；圆铰支座有效避免混凝土柱在两端加载区域形成应力集中，防止产生局部劈裂裂缝。

附图说明

图1为本实用新型实施例的主视图；

图2为本实用新型实施例的左视图；

图3为本实用新型实施例的俯视图；

图中，钢筋混凝土柱1、第一凹铰板2、第二凹铰板3、第一凸铰板4、钢绞线5、花篮螺栓6、第一羊眼螺栓7、第二凸铰板8、底板9、第二羊眼螺栓10、辅助垫板11、钢丝锁扣12。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。

试验研究内容为钢筋混凝土柱偏心抗压力学性能，按照《混凝土结构设计规范》(GB 500102002)对试验柱进行配筋设计，分别设计大偏心(偏心距90mm)和小偏心(偏心距50mm)两种情况。如下图所示，试验柱共计24根，分为CAS(偏心距50mm)、CBS(偏心距50mm)、CAL(偏心距90mm)和CBL(偏心距90mm)四组，每组柱各6根。各组0-5号试件的钢筋锈蚀程度不同，其中0号为无锈蚀，1-5号锈蚀程度依次增加。其中，CAS组和CAL组试验柱箍筋为HRP300 6@200；CBS组和CBL组试验柱箍筋为HRP300 6@100。所有试验柱均为对称配筋，两侧均配2根直径20mm的HRP335钢筋，为了方便施加偏心力并同时防止柱被局部压碎，柱两端均局部放大为牛腿形，抗压柱尺寸均为200mm×240mm(440mm)×1500mm，保护层厚度为30mm。

如图1-3所示，本实用新型是一种固定偏心受压混凝土柱立式加载的试验装置，包括钢筋混凝土柱1、钢绞线5、花篮螺栓6、第一羊眼螺栓7、底板9、第二羊眼螺栓10，从下至上依次放置底板9、第一圆铰支座、钢筋混凝土柱1、第二圆铰支座；第一圆铰支座和第二圆铰支座用于加载偏心荷载；所述第二圆铰支座的凹铰板上沿圆周方向均匀开有至少四个第一螺栓孔道，第一螺栓孔道上旋接第一羊眼螺栓7；所述底板9上沿圆周方向均匀开有与第一螺栓孔道数量相同且一一对应的第二螺栓孔道，第二螺栓孔道上旋接第二羊眼螺栓10；钢绞线5的一端与第一羊眼螺栓7相连，钢绞线5的另一端通过花篮螺栓6与与第一羊眼螺栓7相对应的第二羊眼螺栓10相连，通过调节花篮螺栓6可以张紧或放松钢绞线5，钢绞线5的两端均通过钢丝锁扣12打圆结锁紧。

所述第一圆铰支座由相互配合的第一凹铰板2和第一凸铰板4组成，第一凹铰板2布置在第一凸铰板4的上面。所述第二圆铰支座由相互配合的第二凹铰板3和第二凸铰板8组成，第二凸铰板8布置在第二凹铰板3上面。第一凹铰板2和第二凹铰板3结构相同，均包括凹铰本体，凹铰本体上开有凹槽；第一凸铰板4和第二凸铰板8结构相同，均包括凸铰本体，凸铰本体上开有凸起，凹槽和凸起相配合，所述凹槽和凸起的横截面为半圆形。

所述凹铰板与凸铰板平面尺寸均为240mm×200mm，考虑到扩散角的影响范围，第一凹铰板2和第二凹铰板3的厚度为80mm，中部凹槽半圆圆角直径为20mm；第一凸铰板4和第二凸铰板8厚度为30mm，顶端半圆圆角直径为20mm。第二凹铰板3上的第一螺栓孔道的圆角直径10mm。底板在本例中取1200mm×358mm×15mm，第二螺栓孔道的圆角直径10mm。

考虑到避免孔道开孔后影响凹铰板整体性能，孔道开孔方向与凸铰本体延伸方向平行，底板上孔道开孔方向也相应与之平行。

本实用新型的使用方法如下：加载平台上放置底板9，底板9上放置第一凸铰板4和第一凹铰板2，由于混凝土柱自重及偏心作用影响。试块及装置的安装固定和定位是不易的。在第一凸铰板4和第一凹铰板2之间设置两块辅助垫板11，起到防止混凝土柱倾斜度过大的作用，以便初步定位和固定混凝土柱和加载装置。在第一凹铰板2上安放钢筋混凝土柱1，在钢筋混凝土柱1上方放置第二凹铰板3和第二凸铰板8，在第二凹铰板3和底板9上的螺栓孔道中分别旋入第一羊眼螺栓7和第二羊眼螺栓10，再将第二羊眼螺栓10与花篮螺栓6的挂钩端相连，钢绞线5连接花篮螺栓6的圆孔端和第一羊眼螺栓7，调节花篮螺栓6，控制钢绞线5的张拉力的大小，起到张拉或放松钢绞线5的作用，来精确调整钢筋混凝土柱1两端面的水平度及高度方向轴线的垂直度。精确定位后，辅助垫板11与其上方凹铰板脱离，不承受荷载。

在第二凸铰板8上加载，加载力的方向与第一圆铰支座和第二圆铰支座的铰接点的连线相重合。第一圆铰支座和第二圆铰支座扩散荷载，避免端部应力集中，防止产生劈裂裂缝。同时通过四根张拉钢绞线5的方式调整混凝土柱垂直度、优化偏心距的定位精度，保障混凝土柱在立式安装过程中的稳固性，同时可有效防止加载后期构件弯曲变形过大产生的倾侧现象，提高偏心受压混凝土柱立式加载过程中的安全性；圆铰支座有效避免混凝土柱在两端加载区域形成应力集中，防止产生局部劈裂裂缝。

在安装过程中，通过张拉钢绞线立式布置的混凝土柱稳固可靠，偏心距精准可调；4组小偏心和大偏心混凝土柱，每组6根，共24根，其中，各根小偏心混凝土柱加载到极限荷载970kN，884kN，837kN，805kN，795kN，763kN，740kN，739kN，728kN，690kN，649kN，628kN，各根大偏心混凝土柱加载到极限荷载858kN，802kN，651kN，570kN，526kN，513kN，509kN，447kN，434kN，430kN，411kN，372kN，具体试验结果，见表一，小偏心和大偏心混凝土柱在两端加载区域未产生局部劈裂裂缝，构件未因弯曲变形过大而产生倾侧。

表一：