膜材预应力的测量装置

摘要

本发明实施例提供了一种膜材预应力的测量装置。该装置主要包括：数显推拉力计、推力杆、加载矩形薄板和测试盒，所述推力杆的一端与所述数显推拉力计连接，另一端与所述加载矩形薄板连接，所述测试盒的上部凹槽两侧面的底部各设有卡槽，可插入多个具有一定厚度的档位插片。所述加载矩形薄板底部与所测膜材表面接触，所述数显推拉力计施加作用力在所述推力杆上，所述加载矩形薄板在所述推力杆的推动下，推动待测试的膜面产生位移。本发明实施例的膜材预应力的测量装置结构简单，使用方便，易于现场操作，只需要施加集中荷载，即可获得预应力，可以对膜材的预应力进行有效的测量。

权利要求

1.一种膜材预应力的测量装置，其特征在于，包括：数显推拉力计、推力杆、加载矩形薄板和测试盒，所述推力杆的一端与所述数显推拉力计连接，另一端与所述加载矩形薄板连接，所述加载矩形薄板底部与所测膜材表面接触，所述数显推拉力计施加作用力在所述推力杆上，所述加载矩形薄板在所述推力杆的推动下，推动待测试的膜面产生位移；

所述测试盒的中上部和中部位置都设置有一开槽的水平板，开槽尺寸和所述加载矩形薄板的截面相同，所述测试盒的上部形成一个凹槽，凹槽两侧面的底部各设有卡槽，所述测试盒的底部开敞无底板，底部四边支承于所述膜面上。

2.根据权利要求1所述的膜材预应力的测量装置，其特征在于，所述装置还包括支撑盒，所述支撑盒置于所述测试盒顶端的凹槽中，所述支撑盒的内部设置有推力杆，所述支撑盒的上端中心设置有一圆孔，所述数显推拉力计顶部的螺丝头通过所述圆孔与所述推力杆端头的螺丝相连。

3.根据权利要求1所述的膜材预应力的测量装置，其特征在于，所述数显推拉力计中设置有显示屏，所述显示屏实时显示所述数显推拉力计施加的推力。

4.根据权利要求2所述的膜材预应力的测量装置，其特征在于，将档位插片插入所述卡槽中，所述档位插片支承所述支撑盒。

5.根据权利要求4所述的膜材预应力的测量装置，其特征在于，所述档位插片的数量为多个，不同档位插片的厚度不相同。

6.根据权利要求2所述的膜材预应力的测量装置，其特征在于，所述支撑盒的正面设置有矩形开口，所述矩形开口用来连接所述数显推拉力计和推力杆。

7.根据权利要求1所述的膜材预应力的测量装置，其特征在于，在所述推力杆上设置螺母和螺帽，所述螺母位于所述螺帽的下端，所述螺帽支撑所述推力杆端头的螺丝。

8.根据权利要求1所述的膜材预应力的测量装置，其特征在于，所述推力杆与所述加载矩形薄板焊接连接。

说明书

膜材预应力的测量装置

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑结构中的膜结构技术领域，尤其涉及一种膜材预应力的测量装置。

背景技术

[0002] 张拉膜结构在土木工程中应用广泛，是将膜材进行一定程度的张拉，并将膜材与支撑杆和拉锁共同形成结构体系。利用膜材结构自身的外形对膜材进行张拉，形成预应力,预应力对膜材结构的承载和变形起决定性作用。而实际施工张拉膜材得到的预应力往往与设计值并不相符，掌握膜结构的实际预应力十分重要。

[0003] 现有技术中的一种对膜结构进行预应力进行测试的方法为：通过在膜材表面形成吸力，即测试装置与被测试膜材表面形成一个完全密闭不漏气区域，通过抽气形成对被测膜面的荷载，测试出膜结构的预应力。

[0004] 上述现有技术中的对膜结构进行预应力进行测试的方法的缺点为：此类装置结构复杂，容易漏气，不易于现场测试。

发明内容

[0005] 本发明实施例提供了一种膜材预应力的测量装置，以简单的方式实现对膜材的预应力进行有效的测量。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

[0007] 一种膜材预应力的测量装置，包括：数显推拉力计、推力杆和加载矩形薄板，所述推力杆的一端与所述数显推拉力计连接，另一端与所述加载矩形薄板连接，所述加载矩形薄板底部与所测膜材表面接触，所述数显推拉力计施加作用力在所述推力杆上，所述加载矩形薄板在所述推力杆的推动下，推动待测试的膜面产生位移。

[0008] 优选地，所述装置还包括测试盒，所述测试盒的中上部和中部位置都设置有一开槽的水平板，开槽尺寸和所述加载矩形薄板的截面相同，所述测试盒的上部形成一个凹槽，凹槽两侧面的底部各设有卡槽，所述测试盒的底部开敞无底板，底部四边支承于所述膜面上。

[0009] 优选地，所述装置还包括支撑盒，所述支撑盒置于所述测试盒顶端的凹槽中，所述支撑盒的内部设置有推力杆，所述支撑盒的上端中心设置有一圆孔，所述数显推拉力计顶部的螺丝头通过所述圆孔与所述推力杆端头的螺丝相连。

[0010] 优选地，所述数显推拉力计中设置有显示屏，所述显示屏实时显示所述数显推拉力计施加的推力。

[0011] 优选地，将档位插片插入所述卡槽中，所述档位插片支承所述支撑盒。

[0012] 优选地，所述档位插片的数量为多个，不同档位插片的厚度不相同。

[0013] 优选地，所述支撑盒的正面设置有矩形开口，所述矩形开口用来连接所述数显推拉力计和推力杆。

[0014] 优选地，在所述推力杆上设置螺母和螺帽，所述螺母位于所述螺帽的下端，所述螺帽支撑所述推力杆端头的螺丝。

[0015] 优选地，所述推力杆与所述加载矩形薄板焊接连接。

[0016] 由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的膜材预应力的测量装置结构简单，使用方便，易于现场操作，只需要施加线性荷载，即可测定预应力，可以对膜材的预应力进行有效的测量。

[0017] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0019] 图1为本发明实施例的膜材预应力的测量装置的正视图；

[0020] 图2为本发明实施例的膜材预应力的测量装置的侧视图；

[0021] 图3、图4为本发明实施例的膜材预应力的测量装置的剖面图；

[0022] 图5为数显推拉力计的正视图；

[0023] 图6a和6b分别为推力杆及加载矩形薄板的正视图和俯视图；

[0024] 图7a、7b和7c分别为测试盒的正视图、侧视图和俯视图；

[0025] 图8a和8b分别为支撑盒的正视图和俯视图；

[0026] 图9a和9b分别为档位插片的正视图和侧视图；

[0027] 图10a和10b分别为螺帽的正视图和俯视图；

[0028] 图11a和11b分别为螺母的正视图和俯视图；

[0029] 图中标号：1数显推拉力计；1a数显推拉力计顶部螺丝头；2推力杆；2a推力杆端头螺丝；3加载矩形薄板；4测试盒；4a带开槽的水平板一；4b带开槽的水平板二；4c卡槽；4d凹槽；5支撑盒；5a支撑盒正面开口；5b支撑盒顶面圆孔；6档位插片；6a档位插片一(1mm)；6b档位插片二(1.5mm)；7螺帽；8螺母。

具体实施方式

[0030] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

[0031] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

[0032] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

[0033] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

[0034] 本发明实施例的膜材预应力的测量装置的正视图如图1所示，侧视图如图2所示，剖面图如图3、图4所示，膜材预应力的测量装置的结构包括：1—数显推拉力计，2—推力杆，3—加载矩形薄板，4—测试盒，5—支撑盒，6—档位插片，7—螺帽，8—螺母。推力杆的一端与数显推拉力计连接，另一端与加载矩形薄板连接，加载矩形薄板底部与被测试膜面接触，数显推拉力计施加作用力在推力杆上，加载矩形薄板在推力杆的推动下，带动膜材的膜面产生位移。

[0035] 本发明实施例提供的一种数显推拉力计1的正视图如图5所示，包括：显示屏和推力头。该数显推拉力计1具有取峰值的功能，用于产生一个集中力，在施加推力过程中，显示屏可以实时显示所施加的最大推力，推力头的一端通过螺帽与推力杆2相连。

[0036] 图6a和6b分别为推力杆2及加载矩形薄板3的正视图和俯视图，推力杆2的另一端垂直焊接在加载矩形薄板3的中心位置。加载矩形薄板3长20cm，宽5cm，加载矩形薄板3直接作用在预应力膜材的膜面上。推力杆2与加载矩形薄板3焊接连接，加载矩形薄板3穿过开槽4a、4b。

[0037] 支撑盒5位于数显推拉力计1与测试盒4之间，图8a和8b分别为支撑盒5的正视图和俯视图，支撑盒5置于测试盒4顶端的凹槽中，支撑盒5的下部在测试盒4中的凹槽4d内侧。支撑盒5内部设置推力杆2。支撑盒5的上端用来支承数显推拉力计1。支撑盒5的上端中心有一圆孔5b，数显推拉力计顶部的螺丝头1a通过圆孔5b与推力杆端头的螺丝2a相连，与支撑盒隔离。而数显推拉力计1的外壳则与支撑盒接触。这样作用于膜面的推力可以直接传递到数显推拉力计上而不受支撑盒的影响。

[0038] 支撑盒5的正面有一矩形开口5a，该矩形开口5a是为了便于连接数显推拉力计1和推力杆2。螺母8和螺帽7设置在推力杆2上，螺母8位于螺帽7下端起支撑作用，图10a和10b分别为螺帽的正视图和俯视图，图11a和11b分别为螺母的正视图和俯视图。

[0039] 图7a、7b和7c分别为测试盒4的正视图、侧视图和俯视图，测试盒4由两部分组成，上部为一个矩形的凹槽，用来固定支撑盒，凹槽两侧面的底部各设有卡槽，可以插入具有一定厚度的档位插片。下部为底部开敞的矩形盒子，内径长25cm，宽5cm，高4cm。矩形盒子的底部置于膜面上，在膜面上形成一个矩形的区域。测试盒中上部和中部位置分别有一水平板，两个水平板上都有与加载矩形薄板截面相同的开槽，可以将加载矩形薄板插入到开槽中，将推力垂直施加到被测膜面上，从而在被测膜面形成一个长25cm，宽5cm的受力区域。所述水平板两端各设有卡槽，所述测试盒的底部开敞无底板，底部四边支承于所述膜面上。

[0040] 图9a和9b分别为档位插片6的正视图和侧视图，档位插片6a、6b插入测试盒4中的卡槽4c中，档位插片6a、6b用来垫起支撑盒。档位插片为厚度1mm和1.5mm的两对矩形钢片，将档位插片插入测试盒凹槽两端的卡槽中，垫在支撑盒下端，使支撑盒升降。从而可以控制整个推力系统的位移。两个档位插片产生两个事先设定的位移值。

[0041] 膜材预应力的测量装置的使用方法如下：

[0042] 该测试盒的原理为：在一块矩形(长宽比为5：1)的膜材表面，沿长向方向施加一个线性荷载，使膜材产生一个位移。通过前期研究所得的荷载和位移的关系，需要知道两组推力和位移的之间数据，即可得到膜材的实际预应力。使用方法如下：

[0043] 1.调零

[0044] (1)数显推拉力计调零。将数显推拉力计连接推力杆和加载矩形薄板的重量时调为零点。

[0045] (2)系统调零。将1.0mm和1.5mm的档位插片叠放插入到档位卡槽中，垫在支撑盒下端。将设备放置于水平地面上，使加载矩形薄板与地面接触。这时候，旋转数显推拉力计，拧紧推力杆的螺帽，调整数显推拉力计的数值刚好为0。这时候，刀头刚好从地面抬起，数显推拉力计的外壳与支撑盒刚好接触。

[0046] 2.安置仪器

[0047] 将仪器放置于膜面上，使测试盒中心对准膜面上的测点。同时膜面背面也放置一个相同大小的矩形盒子将膜面夹于中间，形成一个矩形受力区域。

[0048] 3.测试

[0049] 从两端卡槽中拔出1.5mm的插片，数显推拉力计调至取峰值档，向下推数显推拉力计至数值不再增加，由于推动过程中加载矩形薄板作用于膜面产生位移，当位移达到1.5mm，这个位移数据根据档片的厚度得到，数显推拉力计外壳与支撑盒接触，多余的推力不会作用于刀片上，而是传递到支撑盒上。此时记录数显推拉力计的数值，即为将膜面推至
1.5mm位移所对应的推力。

[0050] 同理，然后将1.0mm插片拔出，实施如上的步骤，得到将膜面推至2.5mm位移所对应的推力。

[0051] 4.结果

[0052] 由得到的两组位移-荷载值，即可通过如下公式获得膜面上的测点的短向预应力P0：

[0053] P0＝α2F2-α1F1

[0054] 其中，F1，F2分别指膜面产生1.0mm和2.5mm位移所对应的推力值，α1,α2是在试验前，采用有限元分析得到不同参数条件下的拟合值，这两个数值与膜材预应力和弹性模量基本无关，只与膜材产生的的位移有关，对于本试验装置，当膜面产生的位移分别为1.0mm和2.5mm时，α1,α2的数值为0.219和0.080。

[0055] 综上所述，本发明实施例的膜材预应力的测量装置结构简单，使用方便，容易实现，易于现场操作，只需要施加集中荷载，利用简单的力学关系，即可获得预应力，可以对膜材的预应力进行有效的测量。

[0056] 本发明实施例通过测试两组推力-位移数值，即可直接得到预应力。与传统抽气式的膜材预应力测试装置相比，本发明采用线性荷载的加载方式测定膜材预应力，装置尺度小、装置简单、使用方便。将能用于各类膜结构施工期间的预应力监测，以及膜结构使用期间的预应力水平检测。

[0057] 本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

[0058] 通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

[0059] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

[0060] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。