本发明属于防灾减灾与防护工程结构实验技术领域，具体涉及侧向限位加载装置及其使用方法。
背景技术：
防灾减灾工程与防护工程是土木工程领域的重要分支，其任务是通过合理的结构设计达到抵御荷载、地震、台风、爆炸、火灾等作用的目的，从而保障国民生产与生活免受自然与人为灾祸的威胁。为此，工程技术人员与研究者通常需要在结构实验室内进行各型各类的模型试验，验证工程结构的安全性、稳定性与可靠性等性能指标。
梁柱节点试验、悬臂梁试验、框架结构试验等是工程结构实验室内常见的模型试验。它们的共同特点是荷载施加的方向可能是单向或多向，但这些荷载始终是共面的，也就是说模型仅在一个平面内发生位移，而在垂直加载面的方向上则不应发生位移，否则不但达不到测试结构性能的目的，还可能因模型试件的侧向倾斜或扭转而产生设备与人员的危险情况。
既有侧向限位加载装置多采用带孔工形钢梁与单滑轮组合的形式，其存在的问题在于：工形钢梁抗弯性能存在方向性，仅适宜利用强轴方向进行侧向限位；钢梁翼缘上的开孔间距固定，使得单滑轮的安装高度不能连续变化；单滑轮对模型试件起限位作用的面积有限，制约了加载方向位移的大小，特别是难以控制扭转变形的发生。
为此，有必要开发一种能够快速安装和拆卸，方便调整限位的高度和方向，同时有效避免模型试件发生侧向倾斜和扭转的侧向限位加载装置。
技术实现要素：
本发明提供了侧向限位加载装置及其使用方法，其克服了背景技术中带孔工形钢梁与单滑轮组合的限位方法所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：
本发明提供了一种侧向限位加载装置，包括底座、立柱与限位器；
所述的底座由两根箱形钢梁组合而成，所述底座沿着长度方向的两端各开设一个长槽孔；所述底座通过长槽孔按一定模数的距离固定在地锚孔上；
所述的立柱由等截面圆钢管制成；所述立柱的下端焊接在底座的顶面上并设置三角加劲肋，上端保持竖直且自由的悬臂状态；
所述的限位器由抱箍、伸缩杆与滑轮组构成；所述抱箍抱夹在立柱的侧面，所述伸缩杆的一端与抱箍的侧壁连接，另一端连接滑轮组。
在一较佳实施例中：所述的抱箍为带缺口的环形圆钢，所述缺口通过锁紧螺栓调节所述环形圆钢的直径。
在一较佳实施例中：所述环形圆钢的两侧分别设置开孔限位板，用于安装伸缩杆。
在一较佳实施例中：所述的伸缩杆由四根圆钢棒、限位螺栓与槽钢构成；所述圆钢棒穿过所述开孔限位板的开孔，并通过限位螺栓定位固定在开孔限位板上。
在一较佳实施例中：所述圆钢棒的前端设置槽钢，用于安装滑轮组。
在一较佳实施例中：所述滑轮组由等间距密排的多个滑轮组成，每个滑轮为带转轴的圆柱体，安装在伸缩杆前端的槽钢内。
本发明还提供了如上所述的侧向限位加载装置的使用方法，包括以下步骤：
1)将底座与立柱固定；
2)将限位器拼接装配；
3)安装限位器；
4)限位器加载使用。
在一较佳实施例中：步骤1的具体方法为：将等截面圆钢管的下端焊接在底座的顶面上并设置三角加劲肋，立柱的上端保持竖直且自由的悬臂状态；
用螺杆穿过底座两端的长槽孔，按照实验要求模数的距离将底座固定在工程结构试验室地面的满天星地锚孔上。
在一较佳实施例中：步骤2的具体方法为：将等间距密排的多个滑轮安装在伸缩杆前端的槽钢内，形成滑轮组；将伸缩杆的靠外侧的限位螺栓旋出圆钢棒，使圆钢棒贯穿抱箍的开孔限位板的开孔；
将圆钢棒的贯穿长度调整到刚好贴紧模型试件；再将限位螺栓旋上并拧紧，从而使抱箍、伸缩杆与滑轮组装配成一体的限位器。
在一较佳实施例中：步骤3的具体方法为：按照实验加载的需要，将若干个限位器，通过抱箍套在立柱的等截面圆钢管的外围；旋紧抱箍的锁紧螺栓，从而使抱箍收紧，并固定在立柱上合适的高度上。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
本发明提供了一种侧向限位加载装置，底座与立柱可在工程结构实验室内整体自由移动并快速安装，抱箍可在立柱上无级调整高度与方向，伸缩杆可调整长度使滑轮组与试件密贴，滑轮组可限制试件的侧向倾斜与扭转，同时又保证试件在加载的方向上可以自由变形。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是侧向限位加载装置的总体布置图；
图2a是侧向限位加载装置之三视图的正视图；
图2b是侧向限位加载装置之三视图的侧视图；
图2c是侧向限位加载装置之三视图的俯视图；
图3a是侧向限位加载装置之底座与立柱组装图的组装效果；
图3b是侧向限位加载装置之底座与立柱组装图的立柱；
图3c是侧向限位加载装置之底座与立柱组装图的底座；
图4a是侧向限位加载装置之限位器的正面轴测图；
图4b是侧向限位加载装置之限位器的背面轴测图；
图4c是侧向限位加载装置之限位器的伸缩杆；
图4d是侧向限位加载装置之限位器的抱箍；
图4e是侧向限位加载装置之限位器的滑轮组。
附图标记：
底座1、立柱2、限位器3、抱箍4、伸缩杆5、滑轮组6、箱形钢梁7、长槽孔8、圆钢管9、三角加劲肋10、锁紧螺栓11、开孔限位板12、开孔13、圆钢棒14、限位螺栓15、槽钢16、滑轮17。
具体实施方式
如图1与图2所示，侧向限位加载装置，包括底座1、立柱2与限位器3。
如图3所示，底座1由两根箱形钢梁7组合而成，两端各开设一个长槽孔8，可按一定模数的距离固定在工程结构实验室地面的满天星地锚孔上。
如图3所示，立柱2由等截面圆钢管9制成，下端焊接在底座1的顶面上并设置三角加劲肋10，上端保持竖直且自由的悬臂状态。
如图4a、b所示，限位器3由抱箍4、伸缩杆5与滑轮组6构成。
如图4c所示，抱箍4为带缺口的环形圆钢，通过锁紧螺栓11可以收紧或放松，两侧设置两个开孔限位板12，限位板12上设置若干开孔13，可用于安装伸缩杆5。
如图4d所示，伸缩杆5由四根圆钢棒14、限位螺栓15与槽钢16构成，圆钢棒14可在开孔限位板12的开孔13内自由贯穿，并通过限位螺栓15定位固定在抱箍4的开孔限位板12上，圆钢棒14的前端设置槽钢16，用于安装滑轮组6。
如图4e所示，滑轮组6由等间距密排的多个滑轮17组成，每个滑轮17为带转轴的圆柱体，安装在伸缩杆5前端的槽钢16内。
上述的侧向限位加载装置的使用方法，包括如下步骤：
(1)底座与立柱固定。将立柱2的等截面圆钢管9的下端焊接在底座1的顶面上并设置三角加劲肋10，上端保持竖直且自由的悬臂状态；用螺杆穿过底座1两端的长槽孔8，按照实验要求模数的距离将底座1固定在工程结构试验室地面的满天星地锚孔上。
(2)限位器拼接装配。将等间距密排的多个滑轮17安装在伸缩杆5前端的槽钢16内，形成滑轮组6；将伸缩杆5的靠外侧的限位螺栓15旋出圆钢棒14，使圆钢棒14贯穿抱箍4的开孔限位板12的开孔13；将圆钢棒14的贯穿长度调整到刚好贴紧模型试件；再将限位螺栓15旋上并拧紧，从而使抱箍4、伸缩杆5与滑轮组6装配成一体的限位器3。
(3)限位器安装就位。旋松抱箍4的锁紧螺栓11，从而使抱箍4放松；按照实验加载的需要，将若干个限位器3，通过抱箍4套在立柱2的等截面圆钢管9的外围；旋紧抱箍4的锁紧螺栓11，从而使抱箍4收紧，并固定在立柱上合适的高度上。
(4)限位器加载使用。在实验加载过程中，限位器3的滑轮组6与模型试件贴紧，既可以防止模型试件发生侧向倾斜和扭转，又可以保证模型试件在加载方向上自由地发生位移，从而提高结构模型试验的安全性、稳定性与可靠性。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
1.一种侧向限位加载装置，其特征在于包括底座、立柱与限位器；
所述的底座由两根箱形钢梁组合而成，所述底座沿着长度方向的两端各开设一个长槽孔；所述底座通过长槽孔按一定模数的距离固定在地锚孔上；
所述的立柱由等截面圆钢管制成；所述立柱的下端焊接在底座的顶面上并设置三角加劲肋，上端保持竖直且自由的悬臂状态；
所述的限位器由抱箍、伸缩杆与滑轮组构成；所述抱箍抱夹在立柱的侧面，所述伸缩杆的一端与抱箍的侧壁连接，另一端连接滑轮组。
2.根据权利要求1所述的一种侧向限位加载装置，其特征在于：所述的抱箍为带缺口的环形圆钢，所述缺口通过锁紧螺栓调节所述环形圆钢的直径。
3.根据权利要求2所述的一种侧向限位加载装置，其特征在于：所述环形圆钢的两侧分别设置开孔限位板，用于安装伸缩杆。
4.根据权利要求3所述的一种侧向限位加载装置，其特征在于：所述的伸缩杆由四根圆钢棒、限位螺栓与槽钢构成；所述圆钢棒穿过所述开孔限位板的开孔，并通过限位螺栓定位固定在开孔限位板上。
5.根据权利要求4所述的一种侧向限位加载装置，其特征在于：所述圆钢棒的前端设置槽钢，用于安装滑轮组。
6.根据权利要求5所述的一种侧向限位加载装置，其特征在于：所述滑轮组由等间距密排的多个滑轮组成，每个滑轮为带转轴的圆柱体，安装在伸缩杆前端的槽钢内。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的侧向限位加载装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将底座与立柱固定；
2)将限位器拼接装配；
3)安装限位器；
4)限位器加载使用。
8.根据权利要求7所述的侧向限位加载装置的使用方法，其特征在于：步骤1的具体方法为：将等截面圆钢管的下端焊接在底座的顶面上并设置三角加劲肋，立柱的上端保持竖直且自由的悬臂状态；
用螺杆穿过底座两端的长槽孔，按照实验要求模数的距离将底座固定在工程结构试验室地面的满天星地锚孔上。
9.根据权利要求7所述的侧向限位加载装置的使用方法，其特征在于：步骤2的具体方法为：将等间距密排的多个滑轮安装在伸缩杆前端的槽钢内，形成滑轮组；将伸缩杆的靠外侧的限位螺栓旋出圆钢棒，使圆钢棒贯穿抱箍的开孔限位板的开孔；
将圆钢棒的贯穿长度调整到刚好贴紧模型试件；再将限位螺栓旋上并拧紧，从而使抱箍、伸缩杆与滑轮组装配成一体的限位器。
10.根据权利要求7所述的侧向限位加载装置的使用方法，其特征在于：步骤3的具体方法为：按照实验加载的需要，将若干个限位器，通过抱箍套在立柱的等截面圆钢管的外围；旋紧抱箍的锁紧螺栓，从而使抱箍收紧，并固定在立柱上合适的高度上。
技术总结