РЫЧАЖНО-РАМНАЯ ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к строительству, а именно к установкам для научных и/или производственных испытаний крупномасштабных моделей и натурных образцов строительных, мостовых и тому подобных конструкций на поперечный изгиб.
Известна схема рычажного пресса для испытания асфальтобетонных балочек (Пособие по строительству асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов - Пособие к СНиП 3.06.03-85, п.7.13), содержащая рычаг 2-го рода, у которого точки приложения сил располагаются по одну сторону от точки опоры.
Известна схема рычажного устройства для определения деформаций ползучести при нагреве, содержащая поперечно расположенный рычаг 1-го рода, у которого точка опоры располагается между точками приложения сил (ГОСТ 24544-81∗ Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести, Приложение 1),
Известна схема загружения при испытании конструкций с применением рычагов, содержащая рычаг 2-го рода (Учебное пособие, авт. Долидзе Д.Е. Испытание зданий и сооружений, с.143)
Недостатками подобных схем рычажных установок для испытания крупномасштабных моделей и натурных образцов конструкций являются их громоздкость, в особенности при поперечном расположении рычага, и создаваемые рычагом большие усилия в опорной точке, которые должны восприниматься анкерными устройствами, обычно прикрепляемыми к специальному силовому полу, устраиваемому на грунте.
Задача данной полезной модели заключается в создании компактной и безопасной рычажно-рамной испытательной установки, развивающей усилие N в несколько сотен кН и передающей при этом на собственные опоры и анкерные устройства на порядок меньшие нагрузки.
Технический результат заключается:
- в обеспечении минимальной площади, занимаемой установкой, вследствие малой глубины в плане рамы с рычагом;
- в безопасности конструкции с нижним расположением рычага, когда исключается возможность падения рычага после разрушения испытываемой конструкции;
- в минимизации нагрузки, передаваемой испытательной установкой на ее опоры.
Поставленный результат достигается тем, что в установка включает замкнутую прямоугольную раму, в вертикальной плоскости которой продольно установлен рычаг, проходящий в зазор одной из стоек рамы, шарнирная опорная точка которого с помощью стержней прикреплена к нижнему ригелю и стойке рамы, при этом выше на стойках рамы закреплены опорные столики для испытываемой конструкции, с установленными над и под ней съемными траверсами и съемными тяжами, при этом между верхней съемной траверсой и верхним ригелем дополнительно установлен съемный гидравлический домкрат для создания комбинированного сложного нагружения.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - схема устройства с комбинированным загруженном.
1
2
Рычажно-рамная испытательная установка (фиг.1) содержит рычаг 2-го рода 1, имеющий большее плечо l груза P и меньшее плечо l создаваемой им испытательной силы N. Рычаг установлен в прямоугольную замкнутую раму с двумя стойками 2 и 3, верхним и нижним ригелями 4 и 5 длиной l. Предпочтительно жесткое соединение ригелей со стойками, но для упрощения сборки или демонтажа установки можно также выполнять шарнирным соединение концов одного из ригелей с обеими стойками 2, 3.
Рычаг располагается в одной вертикальной плоскости с рамой и испытываемым изгибаемым элементом 6, опорами для которого являются столики 7 и 8, прикрепленные к стойкам рамы.
Для обеспечения проектного положения и устойчивости плоской формы деформирования рычага стойка рамы 3 выполняется двухветвенной, рычаг проходит в зазор между ветвями этой стойки.
Рычаг 1 может располагаться над испытываемым изгибаемым элементом 6 или под ним. Более безопасным и технологичным является нижнее расположение рычага (фиг. 1, фиг. 2). Шарнирная опорная точка поворота рычага О создается в месте пересечения двух стержней 9 и 10, прикрепляемых соответственно к стойке 2 и нижнему 5 или верхнему 4 ригелю рамы при соответствующем верхнем или нижнем расположении рычага.
1
Для исключения падения рычага после разрушения испытываемой конструкции возле конца большего плеча l под ним установлена регулируемая по высоте страховочная опора 11 с зазором, несколько превышающим возможное перемещение конца рычага вследствие прогиба загружаемого образца под нагрузкой.
Испытываемый образец устанавливается на столики, затем на него в необходимых точках навешиваются стержни, передающие нагрузку от рычага.
1
Испытательная нагрузка N, создаваемая предложенной установкой, может оставаться постоянной на протяжении всего длительного испытания, но ее можно также в нужный момент увеличить или уменьшить, увеличивая или уменьшая груз P на конце большего плеча l.
д
Конструкция установки позволяет также создавать комбинированное сложное нагружение (фиг. 2), когда часть испытательной нагрузки N, создаваемая с использованием рычага 1, остается постоянной, а другая часть N, создаваемая гидравлическим домкратом 12 с упором в верхний ригель 4 рамы и прикладываемая к испытываемой конструкции через траверсу 13, может плавно или ступенчато увеличиваться вплоть до наступления разрушения конструкции.
На фиг. 1 постоянная испытательная нагрузка N передается непосредственно на испытываемую конструкцию 6 в середине ее пролета через тяж 14. На фиг. 2 изображена возможная передача этой нагрузки на две или несколько точек через траверсу 15 и тяжи 16-18.
Простая модификация предлагаемой установки позволяет использовать ее также для длительных испытаний на ползучесть или длительную прочность образцов материалов при сжатии или растяжении.
1
2
Расстояние между опорами (стойками рамы 2 и 3) l принимается в соответствии с длиной испытываемой конструкции. Передаточное число рычага К, равное отношению максимальной испытательной нагрузки N к весу груза P, выбирается с учетом количества и типа используемых грузов и удобства загружения платформы, подвешенной к концу рычага. При этом следует учитывать, что слишком большое передаточное число К приводит к большим перемещениям рычага вследствие прогиба испытываемой конструкции и увеличивает габариты установки (длину рычага l+l), поскольку для рычага 2-го рода оно равно
A
Отрывающее усилие R (фиг. 1) в опоре стойки 2 не возникает, если для длины короткого плеча рычага 1 выполняется условие,
где G - суммарный собственный вес испытываемой конструкции и всех элементов испытательной установки (стоек и ригелей рамы, рычага, соединительных элементов, траверс, домкратов, приборов и проч.).
A
В
Отсутствие отрывающего усилия R под стойкой рамы 2 уменьшает давление R испытательной установки на ее опору под стойкой 3, которое в таком случае не превышает значения суммарного веса G+Р.
Для традиционных рычажных испытательных установок с поперечным расположением рычага и его опорной точкой О, не связанной с опорными конструкциями установки, суммарное давление на опоры, равное G+N, и анкерное выдергивающее усилие, равное N-P, на порядок больше.
Предложенная рычажно-рамная испытательная установка позволяет отказаться от устройства специального силового пола, что дает возможность разместить ее на междуэтажном перекрытии здания, рассчитанном на небольшую полезную нагрузку.