混凝土平面複雜受力試驗裝置的製作方法

2023-06-22 21:22:06 1

專利名稱：混凝土平面複雜受力試驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種混凝土受力試驗裝置。
背景技術：
實際的混凝土結構，如鋼筋混凝土梁的剪壓區、屋架和框架梁、柱的 節點區，後張法預應力鋼筋的錨固區，管柱、牛腿、深梁、牆板和薄壁等構 件，以及水壩、原子能反應堆的高壓容器等均處於雙向和三向複雜受力狀態。 但是， 一般鋼筋混凝土結構設計規範給出的混凝土強度，多系單向受力狀態 下的混凝土強度，而複雜受力狀態下的混凝土強度、變形和彈性模量均與單 向受力狀態下的不同，破壞機理也不盡相同。因而進行複雜受力情況下混凝 土多軸加載設備研製就顯得尤為重要。
自從1900年德國的A.Foppl採用比較簡單的交叉加載架進行了 二軸砂漿 強度的試驗開始，混凝土複雜受力試驗引起了學者們的關注。特別是20世紀 60年代以後，各國學者先後研製了各種不同的多軸試驗加載設備，但由於混 凝土是一種非彈性材料，其彈性模量和泊松比均在試驗中發生變化，這樣在 加載板與混凝土試件之間因混凝土橫向變形受到限制而產生摩擦，這種摩擦 力使混凝土試件端部的受力情況變得複雜，致使試驗結果與實際情況有較大 的出入。

實用新型內容
本實用新型的目的是為解決現有多軸試驗加載設備作混凝土加載試驗 時，由於混凝土是一種非彈性材料，其彈性模量和泊松比均在試驗中發生變 化，這樣在加載板與混凝土試件之間因混凝土橫向變形受到限制而產生摩擦， 這種摩擦力使混凝土試件端部的受力情況變得複雜，致使試驗結果與實際情 況有較大出入的問題，提供一種混凝土平面複雜受力試驗裝置。本實用新型 由第一定滑輪、第二定滑輪、鋼絲繩、配重物、四根螺杆、第一水平加載器、 第一鋼板、第一豎向加載器、反力架、第二水平加載器、第二豎向加載器、四個承壓板和第二鋼板組成，反力架的兩側下端固定在地面上，第二豎向加 載器固定在反力架內中心位置的地面上，第一豎向加載器固定在反力架橫梁 中心位置的下側，第一豎向加載器和第二豎向加載器的自由端上下相對設置 且軸線相同，第一鋼板和第二鋼板相互平行設置，第一鋼板和第二鋼板之間 設有四根螺杆組成一矩形框架，此框架設置在反力架內側的中心位置，第一 水平加載器和第二水平加載器分別固定在第一鋼板和第二鋼板的內側面上， 第一水平加載器和第二水平加載器的自由端相對設置且軸線相同，第一定滑 輪設置在反力架的上部，第二定滑輪設置在反力架上部的外側，鋼絲繩的一 端與第一鋼板和第二鋼板上側的螺杆相連接，鋼絲繩的另一端經過第一定滑
輪和第二定滑輪與配重物相連接，第一水平加載器的自由端、第二水平加載 器的自由端、第一豎向加載器的自由端和第二水平加載器的自由端上均設有 一個承壓板。
本實用新型具有以下積極效果 一、可完成混凝土平面複雜受力試驗， 即雙向受壓、雙向受拉、 一向受壓一向受拉、剪壓和剪拉等的平面應力試驗。 二、兩個相互垂直加載方向通過控制系統由液壓伺服控制，能自動調整加載 速度和雙向不同的加載組合。三、可用於荷載控制加載試驗，也可用於變形 控制加載試驗。四、可進行多種試件尺寸平面應力等變形及強度試驗。五、 每個加載方向上都設置了承壓板，可消除由於試件加壓面間輕微的不平行等 造成試件內部受力的不均勻。六、不需要減摩措施，安裝、卸拆試件方便， 提高試驗效率。七、數據採集全部由計算機自動完成，試驗精度和效率都較 高。


圖l是本實用新型的整體結構示意圖，圖2是圖1的A-A剖視圖，圖3 是平面雙向受力試件結構示意圖，圖4是平面雙向剪壓試件示意圖，圖5是 試件模板的結構示意圖，圖6是承壓板13的結構示意圖。圖中的附圖標記 21是鋼筋。
具體實施方式
具體實施方式
一(參見圖1和圖2)本實施方式由第一定滑輪l、第二
5定滑輪2、鋼絲繩3、配重物4、四根螺杆6、第一水平加載器7、第一鋼板8、 第一豎向加載器9、反力架IO、第二水平加載器ll、第二豎向加載器12、四 個承壓板13和第二鋼板15組成，反力架10的兩側下端固定在地面14上， 第二豎向加載器12固定在反力架10內中心位置的地面14上，第一豎向加載 器9固定在反力架10橫梁中心位置的下側，第一豎向加載器9和第二豎向加 載器12的自由端上下相對設置且軸線相同，第一鋼板8和第二鋼板15相互 平行設置，第一鋼板8和第二鋼板15之間設有四根螺杆6組成一矩形框架， 此框架設置在反力架10內側的中心位置，第一水平加載器7和第二水平加載 器11分別固定在第一鋼板8和第二鋼板15的內側面上，第一水平加載器7 和第二水平加載器11的自由端相對設置且軸線相同，第一定滑輪1設置在反 力架10的上部，第二定滑輪2設置在反力架10上部的外側，鋼絲繩3的一 端與第一鋼板8和第二鋼板15上側的螺杆6相連接，鋼絲繩3的另一端經過 第一定滑輪1和第二定滑輪2與配重物4相連接，第一水平加載器7的自由 端、第二水平加載器11的自由端、第一豎向加載器9的自由端和第二水平加 載器11的自由端上均設有一個承壓板13。
具體實施方式
二(參見圖1)本實施方式第一定滑輪1的外側即鋼絲繩 3的下行軌跡與第一豎向加載器9和第二豎向加載器12的軸線相同。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三(參見圖6)本實施方式的承壓板13由基板17、墊板 18和套筒19組成，基板17的一側上設有凸形球冠16，墊板18上設有與凸 形球冠16相配合的凹面20，基板17與墊板18相對應設置，墊板18與套筒 19相連接。混凝土試件用鋼模澆築成型，但混凝土試件的四個加載面有時並 不能絕對保證兩兩垂直，加載時也不可能保證承壓板絕對平移，故將混凝土 受壓試驗的承壓板設計成球形鉸支座，以適應兩垂直方向的轉動。與試件5 相對一側的基板17上設有凸形球冠16,凸形球冠16的截面半徑為70 80mrn， 凸形球冠16的球面曲率半徑為190 210mm，同時有一具有相同球冠的凹面 的墊板18用套筒19固定於第一水平加載器7、第二水平加載器11、第一豎 向加載器9或第二水平加載器11的自由端上，在加載時可以使球冠的球心與
6試件中心重合，並能做微小轉動，以適應必要的偏轉。其它與具體實施方式一相同。
使用上述實施方式所述裝置的操作過程 一、對於受壓試件5，首先要 塗貼塑料三層薄膜，各層間塗硫化鉬膏。對於受拉試件5,要用建築膠粘結
加載塊與試件5表面。將處理後的試件5安裝在加載頭上，並通過調位螺杆 調準試件的位置。二、開動加載器，施加初始壓力， 一般為2 5KN即可，並 檢査各部分運!於是否正常，試件5的位置是否正確。三、卸掉初始壓力後， 開動計算機，對位移計調零，並記錄初值。四、進入正常加載狀態；每級加 載後，計算機自動記錄荷載及應變值。五、當發現荷載顯示器顯示的荷載值 有下降的趨勢時，通過計算機控制數據採集系統立即連續採集狀態，以便採 集應力-應變曲線的下降段，直至荷載降為零。六、計算機採集數據後，繪製 出相應的荷載-位移曲線圖和應力-應變圖。配重物4的質量等於水平方向的 第一水平加載器7、第二水平加載器ll、螺杆6、第一鋼板8和第二鋼板15 的質量。加載時，水平方向加載器可以自由上下移動，使試件均勻受力。由 於各方向的加載器互相獨立，且正交，從而避免機械限制在試件中產生的強 制應力。
(見圖3 圖5)製作試件的模板其長X寬尺寸為300mmX300mm，厚度 可根據具體試驗來確定。模板可以製作雙向受壓、雙向受拉、 一向受壓一向 受拉、剪壓和剪拉五種試驗的試件，當製作剪壓和剪拉試件時，只需將模板 剩餘部分用其他物體填充即可。
權利要求1、一種混凝土平面複雜受力試驗裝置，它由第一定滑輪(1)、第二定滑輪(2)、鋼絲繩(3)、配重物(4)、四根螺杆(6)、第一水平加載器(7)、第一鋼板(8)、第一豎向加載器(9)、反力架(10)、第二水平加載器(11)、第二豎向加載器(12)、四個承壓板(13)和第二鋼板(15)組成，其特徵在於反力架(10)的兩側下端固定在地面(14)上，第二豎向加載器(12)固定在反力架(10)內中心位置的地面(14)上，第一豎向加載器(9)固定在反力架(10)橫梁中心位置的下側，第一豎向加載器(9)和第二豎向加載器(12)的自由端上下相對設置且軸線相同，第一鋼板(8)和第二鋼板(15)相互平行設置，第一鋼板(8)和第二鋼板(15)之間設有四根螺杆(6)組成一矩形框架，此框架設置在反力架(10)內側的中心位置，第一水平加載器(7)和第二水平加載器(11)分別固定在第一鋼板(8)和第二鋼板(15)的內側面上，第一水平加載器(7)和第二水平加載器(11)的自由端相對設置且軸線相同，第一定滑輪(1)設置在反力架(10)的上部，第二定滑輪(2)設置在反力架(10)上部的外側，鋼絲繩(3)的一端與第一鋼板(8)和第二鋼板(15)上側的螺杆(6)相連接，鋼絲繩(3)的另一端經過第一定滑輪(1)和第二定滑輪(2)與配重物(4)相連接，第一水平加載器(7)的自由端、第二水平加載器(11)的自由端、第一豎向加載器(9)的自由端和第二水平加載器(11)的自由端上均設有一個承壓板(13)。
2、 根據權利要求1所述的混凝土平面複雜受力試驗裝置，其特徵在於 第一定滑輪(1)的外側即鋼絲繩(3)的下行軌跡與第一豎向加載器(9)和 第二豎向加載器(12)的軸線相同。
3、 根據權利要求2所述的混凝土平面複雜受力試驗裝置，其特徵在於 承壓板(13)由基板(17)、墊板(18)和套筒(19)組成，基板(17)的一 側上設有凸形球冠(16),墊板(18)上設有與凸形球冠(16)相配合的凹面(20)，基板(17)與墊板(18)相對應設置，墊板(18)與套筒(19)相連接。
4、 根據權利要求3所述的混凝土平面複雜受力試驗裝置，其特徵在於:凸形球冠(16)的截面半徑為70~80mm。
5、 根據權利要求4所述的混凝土平面複雜受力試驗裝置，其特徵在於: 凸形球冠(16)的球面曲率半徑為190~210mm。
專利摘要混凝土平面複雜受力試驗裝置，它涉及一種混凝土受力試驗裝置。本實用新型的目的是為解決現有多軸試驗加載設備作混凝土加載試驗時，混凝土橫向變形受到限制而產生摩擦，致使試驗結果與實際情況有較大出入的問題。本實用新型第二豎向加載器固定在反力架內中心位置的地面上，第一豎向加載器固定在反力架橫梁中心位置的下側，第一水平加載器和第二水平加載器分別固定在第一鋼板和第二鋼板的內側面上。本實用新型可完成混凝土平面複雜受力試驗，即雙向受壓、雙向受拉、一向受壓一向受拉、剪壓和剪拉的平面應力試驗。兩個相互垂直加載方向通過控制系統由液壓伺服控制，能自動調整加載速度和雙向不同的加載組合。可用於荷載控制加載試驗，也可用於變形控制加載試驗。
文檔編號G01M99/00GK201285357SQ20082021150
公開日2009年8月5日 申請日期2008年11月21日 優先權日2008年11月21日
發明者呂俊利, 張大山, 楊志年, 勇 王, 董毓利 申請人:哈爾濱工業大學