一种构件复合受扭实验装置及方法

1.一种构件复合受扭实验装置，包括固定在基础地坪上的两榀反力架、两端固定在反力架上端的反力梁、固定在反力梁左侧的反力墙，构件固定在基础地坪上，其特征在于，还包括对构件施加竖向力的竖向力加载系统、对构件施加水平力的水平力加载系统、满足构件轴向变形、弯曲变形和剪切变形需要的构件顶部线位移导向系统和固定构件位置的基础位移限制系统，其中，所述竖向力加载系统的位置与构件的顶部位置相对应，所述竖向力加载系统与构件的受力端采用推力滚子轴承连接；所述水平力加载系统设置于构件左侧并固定连接于反力墙，所述水平力加载系统仅设置一个施加水平力的电液伺服作动器；所述构件顶部线位移导向系统两端固定连接于反力架，所述构件顶部位移导向系统中间设置水平导轨机构和竖向导轨机构，所述水平导轨机构和竖向导轨机构连接于构件顶部；所述基础位移限制系统紧贴于构件底部两端并固定连接于基础地坪。
2.根据权利要求1所述的构件复合受扭实验装置，其特征在于，所述竖向力加载系统包括一个施加竖向力的千斤顶、推力滚子轴承、安装套、承压板、橡胶垫、滑块和导轨，其中，所述千斤顶下端和推力滚子轴承之间设有转接轴，所述安装套套于推力滚子轴承下部，所述推力滚子轴承与构件之间从上到下依次设置承压板和橡胶垫；所述千斤顶上端与滑块用钢板连接，所述滑块可在导轨中平移滑动，所述导轨用钢板和螺栓与反力梁固定连接。
3.根据权利要求2所述的构件复合受扭实验装置，其特征在于，所述水平力加载系统包括一个施加水平力的电液伺服作动器、加载梁和夹梁，其中，所述电液伺服作动器一端固定连接于反力墙，另一端通过球铰作用于加载梁一端，所述加载梁的另一端与夹梁采用螺栓固定连接，构件的顶部夹紧在加载梁和夹梁之间。
4.根据权利要求3所述的构件复合受扭实验装置，其特征在于，所述构件顶部线位移导向系统包括导向块、竖向滑块、竖向导轨、水平滑块、水平导轨和导向梁，其中，所述导向梁两端固定连接于反力架，所述水平导轨用钢板和螺栓固定于导向梁中部，所述水平滑块设置于水平导轨中并可在水平导轨中平移滑动，所述竖向导轨与水平滑块用钢板和螺栓固定连接，所述竖向滑块设置于竖向导轨中并可在竖向导轨中平移滑动，所述导向块一端与竖向滑块用钢板和螺栓固定连接，导向块另一端夹住所述竖向力加载系统中连接千斤顶和推力滚子轴承的转接轴。
5.根据权利要求3所述的构件复合受扭实验装置，其特征在于，所述基础位移限制系统包括基础压梁、前钢箱梁、后钢箱梁和端梁，其中，所述基础压梁采用地锚螺栓将构件固定于基础地坪，所述前钢箱梁和后钢箱梁夹紧构件的两侧，所述前钢箱梁与构件之间还依次设有限位千斤顶和钢垫板，所述前钢箱梁另一端固定连接于反力墙，所述后钢箱梁另一端固定连接于端梁，所述端梁用地锚螺栓固定连接于基础地坪。
6.应用权利要求1～5任一项所述的实验装置进行构件复合受扭实验的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)使用基础位移限制系统将构件固定在实验室地坪上；
(2)安装水平力加载系统；
(3)安装竖向力加载系统；
(4)安装构件顶部线位移导向系统；
(5)安装测试线位移和扭转变形的位移计；
(6)将位移计、构件内部的应变测点连接到数据采集系统；
(7)预载，并检测整个实验系统工作是否正常；
(8)正式加载，首先通过竖向力加载系统中的千斤顶向构件施加轴向压力，并保持该轴向压力不变；再通过水平力加载系统中的作动器向构件施加水平力直至构件破坏，在水平力从零到最大、再降至最大荷载的85％的过程中，不断采集实验所需数据，观察并记录实验现象，若上述步骤中取消施加轴向压力环节，则为构件的弯剪扭性能实验。

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