本發(fā)明屬于混凝土建筑領(lǐng)域，特別涉及一種監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的裝置及測(cè)試方法，屬于土木工程行業(yè)。

背景技術(shù)：

1、地震是在地球上所有的自然災(zāi)害中給人類(lèi)社會(huì)造成損失最大的一種地質(zhì)災(zāi)害。地震的發(fā)生往往還伴隨著水災(zāi)、火災(zāi)、瘟疫等嚴(yán)重的次生災(zāi)害。

2、防屈曲支撐是一種在支撐外側(cè)或者內(nèi)側(cè)安裝約束屈曲的單元，使得核心支撐結(jié)構(gòu)能避免屈曲進(jìn)入屈服狀態(tài)，從而達(dá)到地震耗能的效果。防屈曲支撐的核心構(gòu)件一般采用熱軋型鋼或是屈服點(diǎn)較低的鋼材來(lái)制作；通常的工程應(yīng)用中，由于核心構(gòu)件由約束構(gòu)件包裹，不能直觀反應(yīng)核心構(gòu)件的受力情況。因此真實(shí)工況下能測(cè)量計(jì)算出核心構(gòu)件的受力特點(diǎn)，對(duì)于研究防屈曲支撐的性能有著重大的意義，而本發(fā)明的裝置就提出了一種法方，可以計(jì)算出構(gòu)件的受力情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中真實(shí)工況下無(wú)法直觀得到核心構(gòu)件受力的問(wèn)題，提供一種監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的裝置及測(cè)試方法。

2、本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明專(zhuān)利所述的一種監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的裝置，包括核心屈服構(gòu)件、受力監(jiān)測(cè)單元、外側(cè)約束單元、螺栓、可視化單元、數(shù)據(jù)線以及電腦；所述核心屈服構(gòu)件位于外側(cè)約束單元中間，且和外側(cè)約束單元之間留有空隙，核心屈服構(gòu)件和外側(cè)約束單元通過(guò)螺栓固定。所述受力監(jiān)測(cè)單元安裝在核心屈服構(gòu)件內(nèi)，其一端通過(guò)數(shù)據(jù)線和電腦連接傳遞信號(hào)。

4、本發(fā)明專(zhuān)利所述核心屈服構(gòu)件，由狗骨型鋼板加工而成，在狗骨型鋼板中間開(kāi)方形洞口，用于安裝受力監(jiān)測(cè)單元；在狗骨型鋼板端部焊接加勁板，達(dá)到增加剛度，防止端部破壞的作用。

5、本發(fā)明專(zhuān)利所述受力監(jiān)測(cè)單元由監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板、帶刻度電子彈簧、數(shù)據(jù)線和電腦組成；所述監(jiān)測(cè)受力鋼板和帶刻度彈簧，安裝在核心屈服構(gòu)件中間方形洞口區(qū)域內(nèi)，帶刻度電子彈簧通過(guò)數(shù)據(jù)線和電腦連接，將彈簧伸縮數(shù)據(jù)記錄在電腦中；所述監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板，形狀為矩形如圖4所示，在監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板靠端部中心位置取一點(diǎn)與帶刻度電子彈簧連接。

6、本發(fā)明專(zhuān)利所述外側(cè)約束單元由豎向約束構(gòu)件和側(cè)向約束構(gòu)件組成；所述豎向約束構(gòu)件為矩形鋼板，在端部留有伸縮槽口，并且預(yù)留螺栓孔洞；所述側(cè)向約束構(gòu)件由槽鋼制成，在端部留有槽口，在腹板中間處開(kāi)方形洞口，安裝透明亞克力板，并且在翼緣處預(yù)留螺栓連接孔。

7、本發(fā)明所述的可視化單元，是在側(cè)向約束構(gòu)件上開(kāi)方形洞口，并嵌入透明亞克力板；可以通過(guò)可視化窗口觀察核心屈服構(gòu)件受力情況，也可以直接讀取帶刻度電子彈簧的讀數(shù)并做記錄。

8、本發(fā)明進(jìn)一步解決的技術(shù)方案是，所述帶刻度電子彈簧表面設(shè)有刻度，可用于直接讀數(shù)；帶刻度電子彈簧一端與檢測(cè)裝置受力鋼板連接，一端固定在核心屈服構(gòu)件方形洞口內(nèi)側(cè)，兩固定點(diǎn)和帶刻度電子彈簧需在一條直線上。

9、本發(fā)明進(jìn)一步解決的技術(shù)方案是，所述側(cè)向約束構(gòu)件設(shè)有2個(gè)；所述豎向約束構(gòu)件設(shè)有2個(gè)。

10、本發(fā)明還提出了一種監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的測(cè)試方法，包括如下步驟：

11、步驟一、根據(jù)實(shí)際不同的支撐需求，計(jì)算所需構(gòu)件的尺寸。

12、步驟二、對(duì)狗骨型鋼板中間區(qū)域開(kāi)方形洞口9，并在端部焊接加勁板8加強(qiáng)鋼板端部的剛度，得到核心屈服構(gòu)件3。

13、步驟三、在核心屈服構(gòu)件3的方形洞口9中安裝監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板1和帶刻度電子彈簧2，帶刻度電子彈簧2以及固定在方形洞口內(nèi)壁上的點(diǎn)和連接監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板1的點(diǎn)，兩連接點(diǎn)所成直線需與方形洞口9內(nèi)壁相垂直；并通過(guò)數(shù)據(jù)線將帶刻度電子彈簧2和電腦相連，并記錄下監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板1到方形洞口9內(nèi)壁的距離l。

14、步驟四、對(duì)矩形鋼板端部開(kāi)槽處理，并且預(yù)留螺栓連接孔，制成豎向約束構(gòu)件4；對(duì)槽鋼中間位置開(kāi)方形洞口并鑲嵌透明亞克力板10，制成側(cè)向約束構(gòu)件5。

15、步驟五、通過(guò)螺栓6將核心屈服構(gòu)件3、豎向約束構(gòu)件4和側(cè)向約束構(gòu)件5組合；在核心屈服構(gòu)件3和豎向約束構(gòu)件4以及側(cè)向約束構(gòu)件5之間留有間隙。

16、步驟六、在試件進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)電腦實(shí)時(shí)讀取帶刻度電子彈簧2的伸長(zhǎng)量δx。

17、本發(fā)明所述方法進(jìn)一步解決的問(wèn)題是，所述步驟六中，基于所測(cè)得的帶刻度電子彈簧2的伸長(zhǎng)量δx；由伸長(zhǎng)量δx可計(jì)算出帶刻度電子彈簧2的受力f彈簧＝kδx；已知帶刻度電子彈簧受力，可通過(guò)撓度公式：

18、

19、得出監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板1的撓度為

20、

21、由以上可知信息計(jì)算出核心屈服構(gòu)件3的伸縮長(zhǎng)度

22、

23、由此可倒推出核心屈服構(gòu)件3的應(yīng)變?yōu)?/p>

24、

25、又由公式

26、σ＝ε·e和f＝σ×a，

27、可推導(dǎo)出計(jì)算出防屈曲支撐構(gòu)件整體所受到的軸力的大小的公式

28、

29、式中，f表示防屈曲支撐構(gòu)件所受到的軸力，e表示彈性模量，a表示核心屈服構(gòu)件的截面積，l表示監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板到方形洞口內(nèi)壁的距離，δx表示帶刻度電子彈簧的伸長(zhǎng)量，k表示帶刻度電子彈簧的勁度系數(shù)，a表示表示監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板上連接點(diǎn)到端部距離，i表示截面慣性矩。

30、本發(fā)明的有益效果為：

31、本發(fā)明的一種監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的裝置及測(cè)試方法，在防屈曲支撐工作時(shí)能直觀的得出防屈曲支撐的受力特點(diǎn)，不需要添加額外的輔助裝置；通過(guò)可視化窗口，可以直接觀察到核心屈服構(gòu)件的工作狀態(tài)；該裝置在核心構(gòu)件上開(kāi)方形洞口，可以控制屈服發(fā)生在開(kāi)洞區(qū)域，避免先發(fā)生端部破壞；且該裝置采用螺栓的方式連接，便于現(xiàn)場(chǎng)施工安裝，同時(shí)在核心屈服構(gòu)件發(fā)生破壞的情況下，可以做到只更換核心屈服構(gòu)件而不需要整體更換，達(dá)到了節(jié)約成本的效益。

技術(shù)特征：

1.一種監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的裝置及測(cè)試方法，其特征在于：所述裝置包括核心屈服構(gòu)件(3)、受力監(jiān)測(cè)單元、外側(cè)約束單元、螺栓(6)、可視化單元、數(shù)據(jù)線(7)以及電腦；所述核心屈服構(gòu)件(3)位于外側(cè)約束單元中間，且和外側(cè)約束單元之間留有空隙，核心屈服構(gòu)件和外側(cè)約束單元通過(guò)螺栓(6)固定；所述受力監(jiān)測(cè)單元安裝在核心屈服構(gòu)件(3)的方形洞口(9)中，并通過(guò)數(shù)據(jù)線(7)和電腦相連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的裝置，其特征在于：所述核心屈服構(gòu)件(3)，由狗骨型鋼板加工而成，在狗骨型鋼板中間開(kāi)方形洞口(9)，用于安裝受力監(jiān)測(cè)單元；在狗骨型鋼板端部焊接加勁板(8)，達(dá)到增加剛度，防止端部破壞的作用。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的裝置，其特征在于：所述可視化單元，是在側(cè)向約束構(gòu)件(5)上開(kāi)方形洞口，并嵌入透明亞克力板(10)；可以通過(guò)可視化窗口觀察核心屈服構(gòu)件(3)的受力情況，也可以直接讀取帶刻度電子彈簧的讀數(shù)并做記錄。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的裝置，其特征在于：所述受力監(jiān)測(cè)單元由監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板(1)、帶刻度電子彈簧(2)、數(shù)據(jù)線(7)和電腦組成；所述監(jiān)測(cè)受力鋼板(1)和帶刻度電子彈簧(2)，安裝在核心屈服構(gòu)件中間方形洞口(9)區(qū)域內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的裝置，其特征在于：所述監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板(1)，形狀為矩形，在監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板(1)靠端部中心位置取一點(diǎn)與帶刻度電子彈簧(2)連接；并記錄下監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板(1)到方形洞口(9)內(nèi)壁的距離l。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的裝置，其特征在于：所述帶刻度電子彈簧(2)通過(guò)數(shù)據(jù)線(7)和電腦連接，將彈簧伸縮數(shù)據(jù)記錄在電腦中；所述帶刻度電子彈簧(2)的一端與監(jiān)測(cè)裝置受力鋼板(1)相連，另一端與方形洞口(9)內(nèi)壁連接，兩連接點(diǎn)所成直線需與方形洞口(9)內(nèi)壁垂直。

7.一種由權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的裝置及測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可調(diào)節(jié)可拆卸式大偏心受壓柱裝置的測(cè)試方法，其特征在于：所述步驟六中，基于所測(cè)得的帶刻度電子彈簧(2)的伸長(zhǎng)量δx，再通過(guò)公式：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種監(jiān)測(cè)防屈曲支撐受力性能的裝置及測(cè)試方法，該裝置包括核心屈服構(gòu)件、受力監(jiān)測(cè)單元、外側(cè)約束單元、螺栓、可視化單元、數(shù)據(jù)線以及電腦；所述受力監(jiān)測(cè)單元設(shè)置在核心屈服構(gòu)件內(nèi)，通過(guò)數(shù)據(jù)線和電腦相連接；所述核心屈服構(gòu)件和外側(cè)約束單元通過(guò)螺栓實(shí)現(xiàn)裝配式連接，便于安裝和維修。本發(fā)明通過(guò)讀取帶刻度電子彈簧的伸縮量，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算出整個(gè)防屈曲支撐構(gòu)件的受力特點(diǎn)，對(duì)于研究防屈曲支撐的工作性能有著重要的作用。

技術(shù)研發(fā)人員：沈德建,徐涵彬,袁嬌嬌,李明,縱達(dá),姚井旺,白松林,毛維東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河海大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15