桁式拱橋考慮腹桿節(jié)點應(yīng)力幅值的實驗加載裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種桁式拱橋考慮腹桿節(jié)點應(yīng)力幅值的實驗加載裝置及方法，屬于橋梁結(jié)構(gòu)實驗技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，鋼管混凝土拱橋已成為中國較重要的一種橋型，已建成超過300座，最大跨徑達(dá)到530m ;其中，跨徑超過10m的鋼管混凝土拱橋拱肋大多采用格構(gòu)式截面(達(dá)到60%);跨徑超過150m的，基本都采用了格構(gòu)式截面。對于鋼管混凝土桁式拱結(jié)構(gòu)的拱肋的破壞主要發(fā)生在節(jié)點的位置處，因此鋼管混凝土桁式拱結(jié)構(gòu)的破壞模式也越來越受到學(xué)者的重視。
[0003]鋼管混凝土桁式拱結(jié)構(gòu)的受力特點介于格構(gòu)柱和桁梁之間，即既有受壓柱的特點、又有桁架梁的受力特點。研究表明，鋼管混凝土格構(gòu)柱與鋼管混凝土桁梁的受力性能具有明顯的不同，破壞模式也不一樣。鋼管混凝土格構(gòu)柱的破壞模式一般是主弦管強度破壞或壓彎失穩(wěn)破壞，這與鋼管混凝土桁拱結(jié)構(gòu)節(jié)點的破壞模式具有一定的相同之處。不同之處在于對于房屋建筑結(jié)構(gòu)等來說，鋼管混凝土格構(gòu)柱的受力模式為壓彎構(gòu)件，腹桿受力比較小，但是對于鋼管混凝土桁式拱橋來說，腹桿受力較大(如吊桿的豎向力)，因而也是重要的受力構(gòu)件。
[0004]常規(guī)的鋼管混凝土桁式拱節(jié)點試驗加載時通常把桁式拱等效成格構(gòu)柱或桁梁，節(jié)點當(dāng)成類似于格構(gòu)柱或桁梁的壓彎構(gòu)件進(jìn)行加載，僅考慮了主弦管受壓作用產(chǎn)生的壓應(yīng)力幅值等，忽略了腹桿受吊桿作用產(chǎn)生的豎向力。然而，對于鋼管混凝土桁式拱橋來說，吊桿的豎向力對腹桿的作用和應(yīng)力幅值影響較大，應(yīng)予以考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了更具體和真實地反映鋼管混凝土桁式拱橋中主弦桿和腹桿節(jié)點的應(yīng)力幅值問題，本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)計新穎、操作方便且結(jié)果可靠的桁式拱橋考慮腹桿節(jié)點應(yīng)力幅值的實驗加載裝置及方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一技術(shù)方案是:一種桁式拱橋考慮腹桿節(jié)點應(yīng)力幅值的實驗加載裝置，包括反力地坪和反力墻，所述反力地坪上設(shè)置有剛性反力架，所述剛性反力架上設(shè)置有剛性反力梁，所述反力地坪上還設(shè)置有用于安放桁式拱節(jié)點構(gòu)件的構(gòu)件底座，所述構(gòu)件底座位于剛性反力梁的下方，所述剛性反力架上安裝有可上下滑動的豎直剛性底座，所述豎直剛性底座上設(shè)置有垂直于桁式拱節(jié)點構(gòu)件弦桿軸線方向的水平液壓千斤頂，所述反力墻上安裝有兩個可上下滑動的傾斜剛性底座，所述傾斜剛性底座上分別設(shè)置有沿桁式拱節(jié)點構(gòu)件腹桿軸線方向的拉壓千斤頂，所述剛性反力梁上安裝有可左右滑動的水平剛性底座，所述水平剛性底座上設(shè)置有沿桁式拱節(jié)點構(gòu)件弦桿軸線方向的豎直液壓千斤頂。
[0007]進(jìn)一步的，所述剛性反力架的底板通過螺栓錨固于反力地坪上。
[0008]進(jìn)一步的，所述剛性反力梁通過高強螺栓或螺桿錨固于剛性反力架上。
[0009]進(jìn)一步的，所述構(gòu)件底座的兩端分別預(yù)留有錨固鋼板，下端的錨固鋼板通過螺栓錨固于反力地坪上，上端的錨固鋼板用于通過螺栓連接桁式拱節(jié)點構(gòu)件的底板。
[0010]進(jìn)一步的，所述構(gòu)件底座的材質(zhì)為混凝土或鋼材。
[0011]進(jìn)一步的，所述豎直剛性底座、傾斜剛性底座和水平剛性底座均為沿底側(cè)滾軸滑動的定向支座。
[0012]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的另一技術(shù)方案是:一種桁式拱橋考慮腹桿節(jié)點應(yīng)力幅值的實驗加載方法，包括以下步驟:
(I)據(jù)實驗前設(shè)計好的位置架設(shè)剛性反力架和剛性反力梁，剛性反力架的底板與反力地坪用螺栓錨固在一起，剛性反力梁與剛性反力架通過高強螺栓或螺桿錨固。
[0013](2)安裝提前制作好的構(gòu)件底座，并將桁式拱節(jié)點構(gòu)件安放于構(gòu)件底座上，構(gòu)件底座兩端預(yù)留的錨固鋼板分別通過螺栓與反力地坪和桁式拱節(jié)點構(gòu)件的底板連接，構(gòu)件底座的上、下端的錨固鋼板根據(jù)桁式拱節(jié)點構(gòu)件底板的尺寸制作。
[0014](3)在剛性反力架的預(yù)定位置安裝可上下滑動的豎直剛性底座，并將水平液壓千斤頂安裝在豎直剛性底座上，通過調(diào)節(jié)豎直剛性底座使得水平液壓千斤頂?shù)募虞d軸線垂直于桁式拱節(jié)點構(gòu)件的弦桿軸線，以對桁式拱節(jié)點構(gòu)件施加垂直于弦桿軸線方向的荷載；在弦桿面向水平液壓千斤頂?shù)奈恢锰幵O(shè)置一個用于集中加載的加載塊，加載塊的兩端分別與桁式拱節(jié)點構(gòu)件和加載板焊接，加載板與水平液壓千斤頂用螺栓連接。
[0015](4)在反力墻的預(yù)定高度位置安裝兩個可上下滑動的傾斜剛性底座，并將兩個拉壓千斤頂分別安裝在兩個傾斜剛性底座上，拉壓千斤頂端部與桁式拱節(jié)點構(gòu)件的腹桿端部預(yù)留的連接板用螺栓錨固，通過調(diào)節(jié)傾斜剛性底座使得拉壓千斤頂?shù)募虞d軸線與桁式拱節(jié)點構(gòu)件的相應(yīng)腹桿軸線重合，以對桁式拱節(jié)點構(gòu)件施加沿腹桿軸線方向的荷載；通過水平液壓千斤頂和拉壓千斤頂調(diào)整節(jié)點腹桿的應(yīng)力幅值，以達(dá)到較真實的受力狀態(tài)，并獲得真實狀態(tài)下節(jié)點的破壞模式。
[0016](5)在剛性反力梁的預(yù)定位置安裝可左右滑動的水平剛性底座，并將豎直液壓千斤頂安裝在水平剛性底座上，通過調(diào)節(jié)水平剛性底座使得豎直液壓千斤頂?shù)募虞d軸線與桁式拱節(jié)點構(gòu)件的弦桿軸線重合，以對桁式拱節(jié)點構(gòu)件施加沿弦桿軸線方向的荷載。
[0017]進(jìn)一步的，所述構(gòu)件底座的材質(zhì)為混凝土或鋼材。
[0018]進(jìn)一步的，所述豎直剛性底座、傾斜剛性底座和水平剛性底座均為沿底側(cè)滾軸滑動的定向支座。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:不僅考慮了主弦桿的應(yīng)力幅值問題，而且充分考慮了在桁式拱橋中節(jié)點處腹桿的應(yīng)力幅值問題，通過沿垂直于弦桿軸線方向和沿腹桿軸線方向的千斤頂調(diào)整節(jié)點腹桿的應(yīng)力幅值，即施加了垂直于弦桿軸線的荷載來考慮吊桿產(chǎn)生的豎向力對腹桿的影響，以此達(dá)到較真實的受力狀態(tài)，加載過程與實際工程中桁式拱結(jié)構(gòu)的受力較一致，能更加真實地反映桁拱結(jié)構(gòu)節(jié)點處的破壞模式。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0022]圖中標(biāo)記:1-反力地坪，2-反力墻，3-構(gòu)件底座，4-剛性反力架，5-桁式拱節(jié)點構(gòu)件，6-水平液壓千斤頂，7-豎直剛性底座，8-剛性反力梁，9-螺桿及螺母，10-傾斜剛性底座，11-拉壓千斤頂，12-水平剛性底座，13-豎直液壓千斤頂，14-加載塊，15-加載板，16-滾軸。
【具體實施方式】
[0023]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
[0024]如圖1~2所示，一種桁式拱橋考慮腹桿節(jié)點應(yīng)力幅值的實驗加載裝置，包括反力地坪I和反力墻2，所述反力地坪I上設(shè)置有剛性反力架4，所述剛性反力架4上設(shè)置有剛性反力梁8，所述反力地坪I上還設(shè)置有用于安放桁式拱節(jié)點構(gòu)件5的構(gòu)件底座3，所述構(gòu)件底座3位于剛性反力梁8的下方，所述剛性反力架4上安裝有可上下滑動的豎直剛性底座7，所述豎直剛性底座7上設(shè)置有垂直于桁式拱節(jié)點構(gòu)件5弦桿軸線方向的水平液壓千斤頂6，所述反力墻2上安裝有兩個可上下滑動的傾斜剛性底座10，所述傾斜剛性底座10上分別設(shè)置有沿桁式拱節(jié)點構(gòu)件5腹桿軸線方向的拉壓千斤頂11，所述剛性反力梁8上安裝有可左右滑動的水平剛性底座12，所述水平剛性底座12上設(shè)置有沿桁式拱節(jié)點構(gòu)件5弦桿軸線方向的豎直液壓千斤頂13。
[0025]在本實施例中，所述剛性反力架4的底板通過螺栓錨固于反力地坪I上，所述剛性反力梁8通過高強螺栓或螺桿錨固于剛性反力架4上。
[0026]在本實施例中，所述構(gòu)件底座3的兩端可分別預(yù)留有錨固鋼板，下端的錨固鋼板通過螺栓錨固于反力地坪I上，上端的錨固鋼板用于通過螺栓連接桁式拱節(jié)點構(gòu)件5的底板。所述構(gòu)件底