受压承载力试验加载装置 【技术领域】
本发明涉及一种实现输电铁塔角钢构件受压承载力试验的加载装置，尤其是能实现输电铁塔角钢构件的受压试验加载，属于输电线路铁塔设计及研究领域。
背景技术
目前，输电铁塔大都采用角钢进行设计，输电铁塔受压构件承载力试验的加载装置基本上都是由加载器、试验承力架、约束装置三部分组成。用约束装置模拟试验构件的实际约束条件，通过加载装置来实现构件在特定约束条件下的受力变形情况。一般加载装置适用于闭口截面(圆形、矩形等)构件，不易实现开口截面(角钢等)构件的受压承载力加载。
另外，一般加载装置往往只能实现构件的轴心受压情况的加载，而对于实现构件两端偏心受压和一端偏心一端轴心受压情况的加载却难以实现。图1是目前常用的构件受压加载装置(加载器和试验承力架部分与本发明相同)，该装置的约束端由上刀口端、刀口凹槽和下刀口端组成，下刀口端的中心与构件截面形心重合。该装置可实现构件轴心受压加载，但下刀口端的中心所在位置固定，无法实现构件的偏心受压加载。
【发明内容】
为了解决现有构件受压试验加载装置不能实现各种截面角钢受压和模拟多种端部约束的问题，实现加载装置结构简单，传力清晰，施加荷载准确，构件安装拆卸方便的目的。
本发明实现以上技术要求所采用的技术方案是：设计了一套约束装置，一方面是解决与各种截面角钢的约束问题，主要通过约束装置两端的夹具来实现，其中压块为活动件，其形状可以根据构件的截面形状确定。
本发明提供了由加载器、试验承力架、约束装置三部分组成；加载器包括反力架4、液压机5、力传感器6；
其特征在于：所述的约束装置，分为上下对称两个部分，顶部约束装置由顶部球头7、顶部球头凹槽9、顶部底座15、顶部丝杆16、顶部丝杆母17、顶部压块18和顶部夹具8组成；顶部球头7与力传感器6相连；
从上至下依次为：顶部球头7置于顶部球头凹槽9中，顶部球头凹槽9固定连接顶部底座15，顶部底座15的同一水平面上放置顶部丝杆16、顶部丝杆母17、顶部压块18和顶部夹具8，顶部丝杆母17连接顶部丝杆16，顶部丝杆16顶住顶部压块18，顶部压块18和顶部夹具8之间留有用于夹住构件10的缝隙；
下部约束装置，由底部球头座13、底部球头凹槽11、底部底座22、底部丝杆19、底部丝杆母20、底部压块21和底部夹具12组成；
从上至下依次为：底部丝杆19、底部丝杆母20、底部压块21和底部夹具12均置于底部底座22上，底部丝杆母20连接底部丝杆19，底部丝杆19顶住底部压块21，底部压块21和底部夹具12之间留有用于夹住构件10的缝隙；底部球头凹槽11固定连接在底部底座22下方，底部球头座13的底部球头23置于底部球头凹槽11中，底部球头座13连接底部支撑14。
将角钢构件10的两端分别置于两端约束装置的夹具与压块之间的缝隙处，顶部压块18以及底部压块21为可活动件，并且通过放置不同形状的压块，用以实现与各种截面角钢的约束。
另一方面是解决角钢加载点的确定及连接问题，通过调整约束装置端部球头凹槽的位置来实现，实施时可以根据加载点位置设置多个顶部球头凹槽以及底部球头凹槽，也可以移动焊接凹槽的位置，直接移动凹槽位置的方法简单易行。
本发明提供一种实现模拟多种杆端约束构件受压的试验加载装置，该装置不仅能实现构件的轴心受压加载，还能够实现构件的两端偏心受压加载及一端偏心一端轴心受压加载。
本发明的有益效果是：一)解决与各种截面角钢的约束问题，通过约束装置两端的夹具来实现。约束装置两端的球头与凹槽构成球铰，可以准确模拟构件两端的铰接约束。
二)不但可以实现角钢构件轴心受压情况的加载，还可以实现角钢构件两端偏心受压和一端偏心一端轴心受压情况的模拟加载，结构简单，传力清晰，施加荷载准确，构件安装拆卸方便。
【附图说明】
图1是刀口铰加载装置，其中图1A为上刀口端的放大图；图1B为刀口凹槽的放大图；图1C为下刀口端的放大图；图1D为刀口铰加载装置的整体图。
1、上刀口端；2、刀口凹槽；3、下刀口端
图2是本发明的一个实施例图
图3是顶部约束装置的构造图
图4是底部约束装置的构造图
图5是底部球头构造图
4、反力架；5、液压机；6、力传感器；7、顶部球头；8、顶部夹具；9、顶部球头凹槽；10、构件；11、底部球头凹槽；12、底部夹具；13、底部球头座；14、底部支撑；15、顶部底座；16、顶部丝杆；17、顶部丝杆母；18、顶部压块；19、底部丝杆；20、底部丝杆母；21、底部压块；22、底部底座；23、底部球头
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
在图2中，实施例为模拟角钢构件受压加载的情况。图2所示的液压机、传感器、球头、球头座处于同一铅直线上，图5为底部球头座的构造图。将角钢构件的两端分别安装到图3和图4所示的顶部夹具和底部夹具上。
具体结合标号的描述在发明内容中已经有详细描述，此处不再赘述。安装时，通过旋转顶部丝杆和底部丝杆分别使顶部压块和底部压块将角钢两端压紧并固定。角钢构件的轴心受压和偏心受压通过调整顶部球头凹槽和底部球头凹槽的位置来实现。将底部球头凹槽与角钢的截面形心重合并固定于底部夹具底座上，底座上的球头座置于底部凹槽中，底部球头凹槽与底部球头座构成一个球铰。同样，顶部球头凹槽与角钢的截面形心重合并将顶部球头置于顶部凹槽中，顶部球头与顶部球头凹槽也构成一个球铰，顶部球头通过传感器与液压机相连。将构件两端分别安放到顶部夹具和底部夹具上，通过液压机加载，保证了构件端部只承受轴向压力，实现了构件的轴心受压。
角钢构件两端偏心受压和一端偏心一端轴心受压的加载装置，其组成部分与轴心受压情况相同，不同只是在于根据加载点位置设置多个顶部球头凹槽以及底部球头凹槽。也可以移动焊接凹槽的位置，直接移动凹槽位置的方法简单易行。
在构件的偏心加载端，将球头凹槽与角钢的截面偏心位置重合并固定于夹具底座上，而后将球头置于球头凹槽中；轴心加载端地连接方式与两端轴心受压加载情况相同。
其中球头座与底部支撑螺栓连接，顶部球头凹槽和底部球头凹槽分别焊接在顶部底座和底部底座上，球形头安放在球头凹槽中。
采用本发明进行角钢构件受压承载力试验的试验结果以及与理论分析值的对比情况见下表：
构件规格 约束情况 长细比 试验承载力(kN) 理论承载力(kN) L70×70×5 两端轴心 70 193.47 183.42 L70×70×5 一端轴心 一端偏心 120 77.92 74.61 L70×70×5 两端偏心 100 73.06 71.41
对比结果表明，试验承载力与理论计算值接近，采用本发明进行角钢构件进行不同约束条件下受压承载力试验可以满足使用要求。