一種混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置的製作方法

2023-04-25 17:16:06 2

專利名稱：一種混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械結構領域，尤其涉及一種用於測量混凝土試件在三軸中兩軸 承受拉力，另一軸承受壓力的情況下的機械強度的加載測試裝置。
背景技術：
隨著我國經濟的發展，城鄉均在進行大規模建設。建築施工中會用到砌塊、混凝土 等材料。而這些材料也將最終影響建築的質量。現經常發生建築物因施工質量問題出現裂 縫、牆體脫落、傾斜甚至倒塌。為了避免事後的「豆腐渣」工程的出現，在施工前或施工過程 中對砌塊、混凝土等材料進行檢測是非常重要的，可以較大程度提高工程施工質量。實際工程中的混凝土結構大多處於多軸應力狀態，但目前國際上還沒有混凝土多 軸試驗的統一標準，導致對混凝土結構的設計理論均是按單軸應力狀態設計的，說明理論 研究遠遠滿足不了工程實際發展的需要，其中最重要的原因是作為基礎研究的試驗方法還 停留在混凝土單軸應力狀態的試驗研究，還沒有有效的多軸和/或複合(拉-壓)應力狀 態的混凝土力學性能試驗方法。另外，砌塊、混凝土等材料在建築物中受壓破壞的情況是最常見的，現行的測試方 式通常直接將試件放入壓力機中，單軸向施加壓力，通過讀取壓力機的內部液體壓力來間 接的得到作用於試件的壓力有效荷載值。但是，液壓油由油泵和增壓器的升壓，經導油管和 閥門時有油壓損失，各處的油壓並非常值，而且還需要扣除加載活塞和油缸壁之間以及密 封圈等處的摩阻力。因此液壓缸的最終油壓所產生的推動力並不完全是施加於試件上的壓 力有效荷載值，用量測液壓的方法來確定施加在試件上的荷載，並非是理想方案。再有，砌塊、混凝土等材料在建築物中受拉力的情況雖不多，但其破壞的危害性 大，而目前還沒有對其進行測試的方案。
發明內容本實用新型的目的是提供一種混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，用於測量混 凝土試件在三軸中兩軸承受拉力，另一軸承受壓力的情況下的機械強度，可以直接測量施 加於試件上的拉力與壓力有效荷載值。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的一種混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，用於測量混凝土試件11在三軸中兩 軸承受拉力，另一軸承受壓力的情況下的機械強度，包括兩組拉力加載機構、一組壓力加 載機構與液壓控制機構；混凝土試件11位於正交布置的拉力加載機構與壓力加載機構的 中心；所述每一組拉力加載機構包括平行布置的拉力承載框架與拉力過渡杆架，拉力 油缸71、兩個拉力加載頭12、拉力荷載傳感器81 ；兩個拉力加載頭12膠接於混凝土試件11 承受拉力的軸向相對兩面，拉力油缸71設於拉力承載框架與拉力過渡杆架間，通過與一個 拉力加載頭12連接的拉力過渡杆架向該拉力加載頭12施加拉力；另一拉力加載頭12與拉力承載框架連接有拉力荷載傳感器81 ；所述壓力加載機構包括壓力承載框架、壓力油缸72、兩個壓力加載頭9、壓力荷 載傳感器82 ；混凝土試件11的承受拉力的軸向的一個側面與壓力承載框架間由內向外設 有加載頭9與壓力傳感器82 ；另一個側面與壓力承載框架由內向外設有加載頭9與加壓油 缸72 ；液壓控制機構連接兩個拉力油缸71與一個壓力油缸72向三油缸施加壓力。所述的每一組拉力加載機構還包括球鉸拉力加載頭10，球鉸拉力加載頭10連接 於拉力過渡杆架與拉力加載頭12間。所述的每一組拉力加載機構還包括拉力墊板51，連接於拉力荷載傳感器81與拉 力承載框架間。所述的拉力承載框架包括油缸側承載板1、傳感器側承載板31與兩組拉力絲槓 3，相互通過螺紋連接構成矩形框架。所述的拉力過渡杆架包括兩塊過渡承載板2、兩組過渡絲槓4，相互通過螺紋連 接構成矩形框架。所述的壓力加載機構還包括壓力墊板52，設於壓力荷載傳感器82與壓力承載框 架間。所述的壓力加載機構還包括過渡板6，設於壓力油缸72與壓力承載框架間。所述的壓力承載框架包括兩塊承載板21與兩組壓力絲槓23，相互通過螺紋連接 構成矩形框架。所述的兩組拉力加載機構與一組壓力加載機構中其中兩組加載機構自由放置於 工作檯或機架導軌上。從本實用新型提供的技術方案可以看出，本實用新型實施例提供的混凝土三軸兩 拉一壓的加載測試裝置，可以用於測量混凝土試件在三軸中兩軸承受拉力，另一軸承受壓 力的情況下的機械強度，可以直接測量施加於試件上的拉力與壓力有效荷載值。

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要 使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施 例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖 獲得其他附圖。圖1為本實用新型實施例提供的混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置的結構俯 視圖的示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置的結構主 視圖的示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置的液壓控 制機構示意圖。圖4為試件受力示意圖。
具體實施方式
下面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清 楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實 施例。基於本實用新型的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲 得的所有其他實施例，都屬於本實用新型的保護範圍。下面將結合附圖對本實用新型實施例作進一步地詳細描述。實施例一如圖1與圖2所示一種混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，用於測量混凝土試 件11三軸中兩軸承受拉力，另一軸承受壓力的情況下的機械強度，其結構具體包括兩組 拉力加載機構、一組壓力加載機構與液壓控制機構；混凝土試件11位於正交布置的拉力加 載機構與壓力加載機構的中心；上述的每一組拉力加載機構均包括平行布置的拉力承載框架與拉力過渡杆架， 拉力油缸71、兩個拉力加載頭12、拉力荷載傳感器81 ；兩個拉力加載頭12膠接於混凝土試 件11承受拉力的軸向相對兩面，要求膠接的強度大於混凝土試件11本身的強度，用於向混 凝土試件11施拉力，拉力承載框架包括油缸側承載板1、傳感器側承載板31與兩組拉力 絲槓3，相互通過螺紋連接構成矩形框架。拉力過渡杆架包括兩塊過渡承載板2、兩組過渡 絲槓4，相互通過螺紋連接構成矩形框架。具體的結構是在油缸側承載板1設有兩個直徑大 於過渡絲槓4的通孔，兩組過渡絲槓4分別穿過兩通孔與兩塊過渡承載板2通過螺紋連接 構成矩形框架。拉力油缸71設於拉力承載框架與拉力過渡杆架間，具體設於油缸側承載板1外側 與過渡承載板2間，拉力油缸71伸出，使拉力承載框架內側的過渡承載板2有向外移動的 趨勢，產生拉力，進而向與內側的過渡承載板2通過螺栓連接一個拉力加載頭12施加拉力； 另一拉力加載頭12與傳感器側承載板31通過螺栓連接有拉力荷載傳感器81 ；液壓控制機 構連接拉力油缸71向油缸施加壓力。拉力荷載傳感器81的讀數即為施加在混凝土試件11 上的拉力淨荷載值，沒有液壓損失。一個優選的實施例是，所述的每一組拉力加載機構還包括球鉸拉力加載頭10， 球鉸拉力加載頭10與內側的過渡承載板2通過球鉸連接，再與拉力加載頭12通過螺栓連 接。可以消除拉力過渡杆架與混凝土試件11或拉力加載頭12間的角度差。另外，所述的每一組拉力加載機構還可包括起到連接和調整尺寸作用的拉力墊 板51，通過螺栓連接於拉力荷載傳感器81與拉力承載框架間。上述的壓力加載機構包括壓力承載框架、壓力油缸72、兩個壓力加載頭9、壓力 荷載傳感器82 ；壓力承載框架包括兩塊承載板21與兩組壓力絲槓23，相互通過螺紋連接構 成矩形框架。混凝土試件11的承受拉力的軸向的一個側面與壓力承載框架間由內向外設 有加載頭9與壓力傳感器82 ；另一個側面與壓力承載框架由內向外設有加載頭9與加壓油 缸72 ；具體為，壓力油缸72設於壓力承載框架的承載板21與一個壓力加載頭9間，壓力荷 載傳感器82設於壓力承載框架的承載板21與另一個壓力加載頭9間；液壓控制機構連接 壓力油缸72向油缸施加壓力。壓力荷載傳感器82的讀數即為施加在混凝土試件11上的 壓力淨荷載值，沒有液壓損失。所述的壓力加載機構還包括起到連接和調整尺寸作用的壓力墊板52，設於壓力荷載傳感器82與壓力承載框架的承載板21間。墊板52與承載板21固定連接，壓力荷載 傳感器82固定於墊板52上。所述的壓力加載機構還包括起到連接和傳力作用的過渡板6，設於壓力油缸72 與壓力承載框架的承載板21間。過渡板6與承載板21固定連接，壓力油缸72固定於過渡 板6上。通常，壓力加載頭9與拉力加載頭12與混凝土試件11接觸面的尺寸均會略小於 混凝土試件11的尺寸；如混凝土試件11採用尺寸為IOOmmX IOOmmX 100mm，則壓力加載頭 9與拉力加載頭12與混凝土試件11接觸面的尺寸會選取95mmX95mm。所述的兩組拉力加載機構與一組壓力加載機構中其中兩組加載機構自由放置於 工作檯或機架導軌上。另一組加載機構的絲槓為垂直方向，絲槓固定在上方的承載板(可 以為設備的門架)和下方的承載板(可以為設備的地面基座)之間。這樣便於試件的安裝 和調位，也使試件三端面均勻受力，避免機械限制產生強制應力。每個方向的承載框架(加 載機構)的水平度(或垂直度)為0.02mm，能夠保證對中效果良好。本例中所示為兩組拉力加載機構(X方向與Y方向)自由放置於工作檯或機架導 軌上，而另一組壓力加載機構(Z方向)垂直設置，壓力加載機構的壓力絲槓23固定在上方 的承載板21 (可以為設備的門架)和下方的承載板21 (可以為設備的地面基座)之間。當然也可以是一組拉力加載機構(X方向或Y方向)與一組的壓力加載機構(Y方 向或X方向)自由放置於工作檯或機架導軌上，另一組拉力加載機構(Z方向)垂直設置。 拉力加載機構的拉力絲槓3固定在上方的油缸側承載板1 (可以為設備的門架)和下方的 傳感器側承載板31 (可以為設備的地面基座)之間。如圖3所示以一個液壓油缸的液壓控制機構為例，液壓控制機構由液壓源、加壓泵、液壓油 缸、伺服閥、伺服閥驅動器、伺服控制器組成。液壓缸的壓力油是由液壓源經加壓泵供給的， 伺服控制器通過伺服閥驅動器控制伺服閥工作，進而控制液壓油缸。每個液壓缸與液壓源 的一個加壓泵連接。每個軸上的壓力可根據荷載傳感器檢測到的經處理後由數據採集系統 顯示的數據進行調解，這樣可實現所要求的壓力比。如圖4所示所述裝置工作時，X、Y、Z方向可以按設置同時分別施加兩方向拉力與一方向壓力， 通過四個拉力加載頭12對混凝土試件11施加拉力。通過兩個壓力加載頭9對混凝土試件 11施加壓力。施加拉力或壓力可通過液壓控制機構控制。圖中只表示了 X方向與Y方向受 拉，Z方向受壓的情況，其它情況的圖略。可見，所述裝置可以用於測量混凝土試件11在三軸中兩軸承受拉力，另一軸承受 壓力的情況下的機械強度，能直接測量施加於試件上的拉力或壓力有效荷載值。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護範圍並不 局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應該 以權利要求書的保護範圍為準。
權利要求1.一種混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，用於測量混凝土試件(11)在三軸中兩 軸承受拉力，另一軸承受壓力的情況下的機械強度，其特徵在於，包括兩組拉力加載機構、 一組壓力加載機構與液壓控制機構；混凝土試件(11)位於正交布置的拉力加載機構與壓 力加載機構的中心；所述每一組拉力加載機構包括平行布置的拉力承載框架與拉力過渡杆架，拉力油缸 (71)、兩個拉力加載頭(12)、拉力荷載傳感器(81)；兩個拉力加載頭(1 膠接於混凝土試 件(11)承受拉力的軸向相對兩面，拉力油缸(71)設於拉力承載框架與拉力過渡杆架間，通 過與一個拉力加載頭(1 連接的拉力過渡杆架向該拉力加載頭(1 施加拉力；另一拉力 加載頭(1 與拉力承載框架連接有拉力荷載傳感器(81)；所述壓力加載機構包括壓力承載框架、壓力油缸(72)、兩個壓力加載頭(9)、壓力荷 載傳感器(8 ；混凝土試件(11)的承受拉力的軸向的一個側面與壓力承載框架間由內向 外設有加載頭(9)與壓力傳感器(8 ；另一個側面與壓力承載框架由內向外設有加載頭 (9)與加壓油缸(72)；液壓控制機構連接兩個拉力油缸(71)與一個壓力油缸m向三油缸施加壓力。
2.根據權利要求1所述的混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，其特徵在於，所述的 每一組拉力加載機構還包括球鉸拉力加載頭(10)，球鉸拉力加載頭(10)連接於拉力過渡 杆架與拉力加載頭(12)間。
3.根據權利要求1所述的混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，其特徵在於，所述的 每一組拉力加載機構還包括拉力墊板(51)，連接於拉力荷載傳感器(81)與拉力承載框架 間。
4.根據權利要求1、2或3所述的混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，其特徵在於，所 述的拉力承載框架包括油缸側承載板(1)、傳感器側承載板(31)與兩組拉力絲槓(3)，相 互通過螺紋連接構成矩形框架。
5.根據權利要求1、2或3所述的混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，其特徵在於，所 述的拉力過渡杆架包括兩塊過渡承載板O)、兩組過渡絲槓G)，相互通過螺紋連接構成 矩形框架。
6.根據權利要求1所述的混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，其特徵在於，所述的 壓力加載機構還包括壓力墊板(52)，設於壓力荷載傳感器(8 與壓力承載框架間。
7.根據權利要求1所述的混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，其特徵在於，所述的 壓力加載機構還包括過渡板(6)，設於壓力油缸m與壓力承載框架間。
8.根據權利要求1、6或7所述的混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，其特徵在於，所 述的壓力承載框架包括兩塊承載板與兩組壓力絲槓(23)，相互通過螺紋連接構成矩 形框架。
9.根據權利要求1、2、3、6、或7所述的混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，其特徵在 於，所述的兩組拉力加載機構與一組壓力加載機構中其中兩組加載機構自由放置於工作檯 或機架導軌上。
專利摘要本實用新型公開了一種混凝土三軸兩拉一壓的加載測試裝置，用於測量混凝土試件11在三軸中兩軸承受拉力，另一軸承受壓力的情況下的機械強度，其結構具體包括拉力加載機構、壓力加載機構與液壓控制機構；混凝土試件11位於正交布置的拉力加載機構與壓力加載機構的中心。可以用於測量混凝土試件在三軸中兩軸承受拉力，另一軸承受壓力的情況下的機械強度，可以直接測量施加於試件上的拉力與壓力有效荷載值。
文檔編號G01N3/02GK201903482SQ20102063255
公開日2011年7月20日 申請日期2010年11月24日 優先權日2010年11月24日
發明者姚家偉, 覃民武 申請人:大連民族學院