一种管构件轴压试验加载装置
阅读说明：本技术 一种管构件轴压试验加载装置 (Pipe component axial compression test loading device ) 是由 胡晓光 邢海军 崔智婕 于 2020-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种管构件轴压试验加载装置,所述加载装置为两套,管构件套接于两套加载装置之间,每套加载装置均包括：第一铰接构件、第二铰接构件和连接板；所述第一铰接构件与所述第二铰接构件配合铰接,所述第二铰接构件通过所述第一铰接构件与所述连接板连接；所述第二铰接构件未与第一铰接构件铰接的一端设置阶梯结构,所述管构件根据直径选择相配合的阶梯进行套接。管构件不需要专门加工和焊接法兰端板,不需要通过螺栓连接试件和球铰,极大地减少了球铰的规格和数量,极大地提高了试验的工作效率。(The invention provides two sets of loading devices for a pipe member axial pressure test, wherein a pipe member is sleeved between the two sets of loading devices, and each set of loading device comprises: a first hinge member, a second hinge member and a connecting plate; the first hinge member is in fit hinge connection with the second hinge member, and the second hinge member is connected with the connecting plate through the first hinge member; the end of the second hinge member, which is not hinged with the first hinge member, is provided with a step structure, and the pipe member is sleeved by a matched step according to the diameter selection. The pipe component does not need to be specially processed and welded with a flange end plate, and does not need to be connected with the test piece and the spherical hinge through bolts, so that the specification and the number of the spherical hinge are greatly reduced, and the working efficiency of the test is greatly improved.)
技术领域
本发明涉及输电线路、航天、机械、建筑和桥梁领域，具体涉及一种管构件轴压试验加载装置。
背景技术
钢管作为常见的受力构件在输电线路铁塔、建筑结构、桥梁、通讯塔等众多钢结构中应用十分广泛。当构件受压时，钢管构件的设计计算通常由稳定控制，即构件失效表现为整体弯曲失稳，其承载力由稳定条件决定。实际的轴心受压构件的承载力，除了截面形式和材料外，还受到初弯曲、初偏心、残余应力等初始缺陷的影响。而这些影响都是通过整体稳定系数φ反映的。钢管构件整体稳定系数的取值要通过构件轴压试验进行测试获取。
目前常用的钢管构件试验加载装置，见附图2所示，试件安装在试验框架内，试件两端各连接一副球形铰接支座，一端的球铰连接到试验框架上，另一端球铰连接加载用的液压缸。钢管试件与球铰的连接见图3所示，钢管试件需要焊接一块带有螺栓孔的端板，与球铰通过螺栓连接，结构型式类似于法兰。不同规格的钢管试件需要焊接不同的端板，并配备匹配的球铰。为满足试验要求，需要专门加工试件端板和不同规格的球形铰接支座。试验装置连接件多，安装费时，配备一系列球铰。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，提供了一种管构件轴压试验加载装置。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：
一种管构件轴压试验加载装置，所述加载装置为两套，管构件(4)套接于两套加载装置之间，每套加载装置均包括：第一铰接构件(1)、第二铰接构件(2)和连接板(3)；
所述第一铰接构件(1)与所述第二铰接构件(2)配合铰接，所述第二铰接构件(2)通过所述第一铰接构件(1)与所述连接板(3)连接；所述第二铰接构件(2)未与第一铰接构件(1)铰接的一端设置阶梯结构，所述管构件(4)根据直径选择相配合的阶梯进行套接。
优选的，所述阶梯结构为有若干层阶梯状的凸台，所述凸台每层是圆柱形，各层圆柱的直径逐层递减，所述管构件(4)根据内径选择略小于内径的凸台进行套接。
优选的，所述管构件(4)与所述套接凸台的中间缝隙为0.2mm～20mm，凸台每层的高度为凸台直径的1/100到2倍。
优选的，所述阶梯结构为有若干层阶梯状的凹槽套筒，所述凹槽套筒每层是圆柱形，各层阶梯的内径逐层递减，所述管构件(4)根据外径选择略大于外径的凹槽进行插接。
优选的，所述管构件(4)与所述插接凹槽的中间缝隙为0.2mm～20mm，凹槽每层的高度为管构件(4)外径的1/100到2倍。
优选的，所述第一铰接构件(1)与所述第二铰接构件(2)配合铰接一端，所述第一铰接构件(1)设置凸起面块，所述第二铰接构件(2)设置与所述凸起面块匹配的凹陷面块或所述第一铰接构件(1)设置凹陷面块，所述第二铰接构件(2)设置与所述凹陷面块匹配的凸起面块。
优选的，所述凸起面块为凸球面块，所述凹陷面块为与所述凸球面块匹配的凹球面块，所述第一铰接构件(1)与所述第二铰接构件(2)球铰接。
优选的，所述凸起面块为刀口面块，所述凹陷面块为与所述刀口面块匹配的凹口面块，所述第一铰接构件(1)与所述第二铰接构件(2)刀铰接。
优选的，所述第一铰接构件(1)与所述连接板(3)通过螺栓固定连接。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)一种管构件轴压试验加载装置，所述加载装置为两套，管构件套接于两套加载装置之间，每套加载装置均包括：第一铰接构件、第二铰接构件和连接板；所述第一铰接构件与所述第二铰接构件配合铰接，所述第二铰接构件通过所述第一铰接构件与所述连接板连接；所述第二铰接构件未与第一铰接构件铰接的一端设置阶梯结构，所述管构件根据直径选择相配合的阶梯进行套接。管构件不需要专门加工和焊接法兰端板，不需要通过螺栓连接试件和球铰，极大地减少了球铰的规格和数量，极大地提高了试验的工作效率。
(2)一套装置能够同时满足不同规格的试件的连接需求，避免了频繁更换球铰，极大地提高了试验的工作效率。
附图说明
图1为本发明安装使用结构示意图；
图2为轴心受压试验加载装置示意图；
图3为试件与球铰连接示意图；
图4为本发明的第一种结构形式示意图；
图5为本发明的第二种结构形式示意图；
图6为本发明采用刀口铰方案第一种结构形式示意图；
图7为本发明采用刀口铰方案第二种结构形式示意图；
图8为本发明采用凹槽套筒第一种结构形式示意图；
图9为本发明采用凹槽套筒第二种结构形式示意图；
图10为本发明采用凹槽套筒刀口铰方案第一种结构形式示意图；
图11为本发明采用凹槽套筒刀口铰方案第二种结构形式示意图；
图12为本发明采用凹槽套筒方案的安装使用示意图
图中，1-第一铰接构件、2-第二铰接构件、3-连接板、4-管构件、5-球铰、6-液压缸、7-端板。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：
(1)本发明结构说明
本发明的管构件轴压试验加载装置，如图1所示包含第一铰接构件1、第二铰接构件2和连接板3，图2和图3为目前常用的钢管构件试验加载装置以及钢管试件与球铰的连接，目前的钢管构件试验加载装置多有不足，本发明在此基础上进行改进。本发明的管构件轴压试验加载装置的第一种结构形式，如图4所示，第一铰接构件1的平面一侧，设计螺纹孔，通过螺栓与连接板3连接固定，连接板3与试验框架连接固定；第一铰接构件1与第二铰接构件2连接的一端第一铰接构件1可以设置为铰接的凸球面块，第二铰接构件2设置为与铰接的凸球面块匹配的铰接的凹球面块，第一铰接构件1和第二铰接构件2球铰接，能够全方位的转动；第二铰接构件2的另一侧，设有阶梯状的凸台，凸台有若干层，每层是圆柱形，各层圆柱的直径逐层递减。
本发明的管构件轴压试验加载装置，还可以按照图5所示的结构，包含第一铰接构件1、第二铰接构件2和连接板3。第一铰接构件1的平面一侧，设计螺纹孔，通过螺栓与连接板3连接固定，连接板3与试验框架连接固定；第一铰接构件1与第二铰接构件2连接的一端第一铰接构件1还可以设置为铰接的凹球面块，所述第二铰接构件2设置为与铰接的凹球面块匹配的铰接的凸球面块，第一铰接构件1和第二铰接构件2球形接，能够全方位的转动；第二铰接构件2的另一侧，设有台阶状的凸台，凸台有若干层，每层是圆柱形，各层圆柱的直径逐层递减。
本发明包含图4、图5所示两种型式的球铰、图6、图7所示的刀铰形式。下文以图4为例进行说明。
本发明的管构件轴压试验加载装置，还可以按照图8-11所示的结构，包含第一铰接构件1、第二铰接构件2和连接板3。第一铰接构件1的平面一侧，设计螺纹孔，通过螺栓与连接板3连接固定，连接板3与试验框架连接固定；第二铰接构件2和第一铰接构件1连接的一端通过凸球面块和凹球面块形成球形铰接，能够全方位的转动；或者采用刀口铰接；第二铰接构件2的另一侧，设有阶梯状的套筒，套筒内的阶梯有若干层，每层是圆柱形，各层圆形阶梯的内径逐层递减。
(2)本发明安装使用发明
本发明的管构件轴压试验加载装置的安装使用，见图1所示。第一铰接构件1的平面一侧，设计螺纹孔，通过螺栓与连接板3连接固定，连接板3与试验框架连接固定；第一铰接构件1与第二铰接构件2连接的一端第一铰接构件1可以设置为铰接的凸球面块，第二铰接构件2设置为与铰接的凸球面块匹配的铰接的凹球面块，第一铰接构件1和第二铰接构件2球铰接，能够全方位的转动；第二铰接构件2的另一侧，设有阶梯状的凸台，凸台有若干层，每层是圆柱形，各层圆柱的直径逐层递减。根据管试件4的内径选择匹配的第二铰接构件2上的凸台圆柱，把管试件4套接到凸台圆柱上。
本发明的管构件轴压试验加载装置采用凹槽套筒的安装使用，见图12所示。根据管试件4的外径选择匹配的第二铰接构件2上的阶梯型套筒，把管试件4插接到凹槽内。
实施例2
(1)图1所示，第一铰接构件1的平面一侧，设计螺纹孔，通过螺栓与连接板3连接固定，连接板3与试验框架连接固定；第一铰接构件1与第二铰接构件2连接的一端第一铰接构件1可以设置为铰接的凸球面块，第二铰接构件2设置为与铰接的凸球面块匹配的铰接的凹球面块，第一铰接构件1和第二铰接构件2球铰接，能够全方位的转动；第二铰接构件2的另一侧，设有阶梯状的凸台，凸台有若干层，每层是圆柱形，各层圆柱的直径逐层递减。钢管试件规格为Φ273×6，内径为261mm，套接到直径为260mm的圆柱凸台上。构件两端安装方法相同。
(2)图1所示，第一铰接构件1的平面一侧，设计螺纹孔，通过螺栓与连接板3连接固定，连接板3与试验框架连接固定；第一铰接构件1与第二铰接构件2连接的一端第一铰接构件1可以设置为铰接的凸球面块，第二铰接构件2设置为与铰接的凸球面块匹配的铰接的凹球面块，第一铰接构件1和第二铰接构件2球铰接，能够全方位的转动；第二铰接构件2的另一侧，设有阶梯状的凸台，凸台有若干层，每层是圆柱形，各层圆柱的直径逐层递减。钢管试件规格为Φ168×5，内径为158mm，套接到直径为155mm的圆柱凸台上。构件两端安装方法相同。
(3)图12所示，第一铰接构件1的平面一侧，设计螺纹孔，通过螺栓与连接板3连接固定，连接板3与试验框架连接固定；第一铰接构件1与第二铰接构件2连接的一端第一铰接构件1可以设置为铰接的凸球面块，第二铰接构件2设置为与铰接的凸球面块匹配的铰接的凹球面块，第一铰接构件1和第二铰接构件2球铰接，能够全方位的转动；第二铰接构件2的另一侧，设有圆台，内部有阶梯状的凹槽套筒，阶梯有若干层，每层是圆柱形状，各层圆柱阶梯的内径逐层递减。钢管试件规格为Φ273×6，外径为273mm，插接到内径为275mm的圆柱型凹槽内。构件两端安装方法相同。
(4)图12所示，第一铰接构件1的平面一侧，设计螺纹孔，通过螺栓与连接板3连接固定，连接板3与试验框架连接固定；第一铰接构件1与第二铰接构件2连接的一端第一铰接构件1可以设置为铰接的凸球面块，第二铰接构件2设置为与铰接的凸球面块匹配的铰接的凹球面块，第一铰接构件1和第二铰接构件2球铰接，能够全方位的转动；第二铰接构件2的另一侧，设有圆台，内部有阶梯状的凹槽套筒，阶梯有若干层，每层是圆柱形状，各层圆柱阶梯的内径逐层递减。钢管试件规格为Φ168×5，外径为168mm，插接到内径为170mm的圆柱型凹槽内。构件两端安装方法相同。
实施例3
(1)管构件轴压试验加载装置的凸台结构型式，包含但不限于图4-7的结构形式，钢管试件根据内径大小，套接到匹配的凸台上的试件安装方法，见图1所示；
(2)管构件轴压试验加载装置凹槽结构型式，见图8-11所示，与(1)原理类似，结构形式为凹进的台阶形式，钢管试件根据外径的大小插接进凹槽中的安装方法，见图12所示。
(3)管构件轴压试验加载装置的凸台结构，每层凸台的高度相同或不同，凸台圆柱的直径小于钢管内径，中间缝隙0.2mm～20mm；每层的高度为凸台直径的1/100到2倍；
(4)管构件轴压试验加载装置的凹槽台阶套筒结构，每层台阶的高度相同或不同，每层凹槽台阶圆柱面的内径大于钢管外径，中间缝隙0.2mm～20mm；每层的高度为钢管外径的1/100到2倍；
(5)本发明包含但不限于球铰、刀口铰结构型式；
(6)本发明适用的试验构件截面型式，包含但不限于圆管、方管、椭圆管、圆棒、方棒、矩形截面管等；
(7)本发明试验装置的材料，包含但不限于合金钢、高强度低合金钢、碳钢、不锈钢、铝合金、铜等。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。