一种基于弹簧支架的轴压柱位移测量装置和方法

摘要

本发明公开了一种基于弹簧支架的轴压柱位移测量装置和方法，包括上横梁装配体、下横梁装配体、竖向固定柱以及弹簧挡板。本发明体系所有组成部分都通过工厂加工而成，精度和质量更容易控制，现场实验安装快速方便。本发明解决了框型位移架固定在柱四周对柱产生较大约束力的问题。其原理在于：通过短螺杆卡在柱上，当柱受压体积膨胀时，短螺杆将受到的力传给弹簧，通过压缩弹簧使得短螺杆随着柱的膨胀而向外移动，以保证不给柱一个较大的反向约束力，提高了试验的精度与准确性。除此之外，通过在水平方向安装位移计顶住试件，本发明还能测得柱的水平位移。

说明书

技术领域

本发明涉及一种安装位移计的位移架，特别涉及解决用于柱的位移架会有约束力的问题。

背景技术

在柱的拉压等实验中，柱的竖向应变是实验中一项很重要的数据。测量应变有粘贴应变片和外加位移计两种比较常用的方法。相较于应变片，用位移计测柱的竖向位移有更大的量程，其准确度也高于应变片。所以位移计测位移也变成一种无可替代的方法。但传统的外加位移计测量方法在实际测量过程中由于试件的轴向膨胀，会导致位移计支架变形，从而导致测量结果误差较大。而测量柱的竖向位移一直也没有太好的方法。

有的学者通过测量试验机加载板位移来作为整个柱的位移，但这不能测得所需要的某一特定区域的位移。也有学者用框架绕柱一周固定位移计的方法来测柱的竖向位移，但由于框架会给柱一个较大的反向约束力，影响实验的精准性。

本发明很好的解决了用位移计测量柱的竖向位移的问题，通过弹簧挡板抵消掉柱给位移架的力，还可以通过调节位移架中竖向固定柱的长度来调节测量柱的指定区域。

除此之外，本发明还通过在位移架上安装水平位移计测得柱的水平位移，不再需要用额外的长杆式位移架安装位移计进行测量。

发明内容

对于柱的拉压等试验，为了解决传统装置安装位移计测量柱的竖向位移容易产生反向约束力和需要额外位移架安装位移计的问题，本发明提供了一种消除反向约束力并能安装水平位移计的位移架装置。

本发明技术方案如下：

一种基于弹簧支架的轴压柱位移测量装置，包括上横梁装配体1、下横梁装配体2和四个竖向固定柱3；上横梁装配体1嵌在竖向固定柱3的上端凹槽31 内，下横梁装配体2嵌在竖向固定柱3下端凹槽32内。上横梁装配体包括上横梁架11、弹簧挡板4和L型螺杆12；弹簧挡板4连接在上横梁架11每边的中间， L型螺杆12通过上横梁架11每边右端的第一螺母113和竖向架13上的第二螺母114相连；下横梁装配体包括下横梁架21、弹簧挡板4和托板23；弹簧挡板 4连接在下横梁架21每边中间，托板23固定在下横梁架每端的右边并与上横梁架11每边右端的第一螺母113位置对齐；

所述的弹簧挡板4包括两个短螺杆41、一个长螺杆42、一个固定板43、两个定位板44、一个弹簧45以及一个螺母A46；固定板43上留有一个螺栓孔A431，两根短螺杆41齐平对称焊接在螺栓孔A431两侧，长螺杆42穿过螺栓孔A431，第一个定位板44、弹簧45、第二个定位板44和螺母A46顺次套在长螺杆42上。

上横梁架11每边左端留有一个第一螺栓孔111与竖向固定柱3连接，中间留有三个孔A112与弹簧挡板4相连，右端有一个固定的螺母113与L型螺杆12 相连，竖向架13有一个固定的第二螺母114与L型螺杆12相连。L型螺杆12 的尺寸与第一螺母113、第二螺母114的尺寸相配套。

下横梁架21每边左端留有一个第二螺栓孔211与竖向固定柱3连接，中间留有三个孔B212与弹簧挡板4相连，右边有一个固定的托板23用于顶住位移计的指针。

弹簧挡板4中长螺杆42的尺寸与上横梁架11的中间螺栓孔A1123和下横梁架21的中间螺栓孔B2123尺寸相等。短螺杆41的尺寸与上横梁架11的中间光滑圆孔A1121、光滑圆孔B1122和下横梁架21的中间光滑圆孔C2121、光滑圆孔D2122尺寸相等。螺栓孔A431尺寸比长螺杆42尺寸大一号。定位板44尺寸、弹簧45尺寸、螺母A46尺寸与长螺杆42的尺寸相等。

竖向固定柱3上下两端开有第一凹槽31、第二凹槽32和第一螺栓孔A311 和第二螺栓孔B321，第一凹槽31、第二凹槽32的高度等于横梁架11到横梁架 21的竖向高度，第一凹槽31、第二凹槽32的深度等于横梁架11、横梁架21的厚度，第一凹槽31、第二凹槽32的第一螺栓孔A311和第二螺栓孔B321与横梁架左端的第一螺栓孔111、第二螺栓孔211相等。

所述装置的安装方法，包括以下步骤：

S1首先组装位移架，先将L型螺杆12通过旋入第一螺母113的方法装进上横梁架11，然后将L型螺杆12通过旋入螺母114的方法装进上横梁架11；

S2再将长螺杆42一端通过螺栓孔A1123固定在上横梁架11上，方向朝外；

S3将固定板43通过螺栓孔431套进长螺杆42，两根短螺杆41穿过孔光滑圆孔A1121、光滑圆孔B1122装在上横梁架11上；

S4依次在长螺杆42上装第一个定位板44、弹簧45、第二个定位板44、螺母A46；

S5以相同的方式重复步骤2、3、4组装下横梁装配体2，将竖向固定柱3 以第一螺栓孔A311与第一螺栓孔111对齐、第二螺栓孔B321与211第二螺栓孔对齐组装固定上下两个横梁装配体组成位移架。

S6将柱摆放在试验机上，将位移架从柱的上端套进去，定好位移架的位置后通过调节螺母A46将短螺杆41顶住柱的侧面，然后在竖向L型螺杆12上安装竖向位移计，竖向位移计指针顶住托板23；在水平L型螺杆12上安装水平位移计，水平位移计指针顶住试件，然后拆除竖向固定柱3。最后开始试验。

通过调节竖向固定柱3的第一凹槽31、第二凹槽32之间的距离h来改变所需要测量柱的竖向区域。

本发明的优点：

1测量装置可以通过短螺杆固定在柱上，当柱受压体积膨胀时，短螺杆将受到的力传给弹簧，通过压缩弹簧使得短螺杆随着柱的膨胀而向外移动，以保证不给柱一个较大的反向约束力，提高了实验的精度与准确性。

2由于安装位移计的L型螺杆可通过螺母调节上下距离，对于大小、量程不相同的位移计也能安装使用。

3可以通过改变竖向固定柱两凹槽之间的间距来改变所需测量柱的位移区域。

4可以直接用本位移架安装位移计测量水平位移，无需再用另一个位移架安装位移计测量水平位移。

附图说明

图1为本发明实例的使用示意图。

图2为本发明实例的位移架的装配示意图。

图3为本发明实例的上横梁装配体的装配示意图。

图4为本发明实例的上横梁架的示意图。

图5为本发明实例的下横梁装配体的装配示意图。

图6为本发明实例的下横梁架的示意图。

图7为本发明实例的竖向固定柱的示意图。

图8为本发明实例的弹簧挡板的装配示意图。

图9为本发明实例的固定板的装配示意图。

图中：1、上横梁装配体；11、上横梁架；12、L型螺杆；13、竖向架；111——第一螺栓孔(上横梁架左端螺栓孔)；112、孔A(上横梁架中间孔)；113、第一螺母(上横梁架右端固定螺母)；114、第二螺母(竖向架固定螺母)；1121、光滑圆孔A(上横梁架中间孔左边光滑孔)；1122、光滑圆孔B(上横梁架中间孔右边光滑孔)；1123、中间螺栓孔A(上横梁架中间孔中间螺栓孔)；2、下横梁装配体；21、下横梁架；23、托板；211、第二螺栓孔(下横梁架左端螺栓孔)；212、孔B(下横梁架中间孔)；2121、光滑圆孔C(下横梁架中间孔左边光滑孔)；2122、光滑圆孔D(下横梁架中间孔右边光滑孔)；2123、上横梁架中间孔中间螺栓孔；3、竖向固定柱；31、第一凹槽(竖向固定柱上端)；32、第二凹槽(竖向固定柱下端)；311、第一螺栓孔A(竖向固定柱上端凹槽的螺栓孔)；321、第二螺栓孔B(竖向固定柱上端凹槽的螺栓孔)；4、弹簧挡板； 41、短螺杆；42、长螺杆；43、固定板；44、定位板；45、弹簧；46、螺母A； 431、螺栓孔A(固定板中间螺栓孔)；h、竖向固定柱两端凹槽的距离。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明本专利的实施方式。

首先组装位移架，先将L型螺杆通过旋入螺母的方法装进上横梁架，在将长螺杆一端通过螺栓孔固定在上横梁架上，方向朝外。将固定板通过螺栓孔套进长螺杆，两根短螺杆穿过中间孔的光滑孔装在上横梁架上。再以下面顺序依次在长螺杆上装上定位板、弹簧、定位板、螺母。

以相同的方式组装下横梁装配体，将竖向固定柱的上下螺栓孔分别与上横梁架左端螺栓孔和下横梁架左端螺栓孔对齐组装固定上下两个横梁装配体组成位移架。

将柱摆放在试验机上，将位移架从柱的上端套进去，定好位移架的位置后通过调节螺母将短螺杆顶住柱，然后在L型螺杆上安装位移计，竖向位移计指针顶住托板，横向位移计指针顶住试件，拆除竖向固定柱。

最后开始试验。