混凝土試樣在應力作用下腐蝕試驗的加載裝置製造方法
2023-11-04 14:01:57
混凝土試樣在應力作用下腐蝕試驗的加載裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種混凝土試樣在應力作用下腐蝕試驗的加載裝置，包括機架、加載機構、傳力機構、試樣夾具和盛裝腐蝕液體的容器，傳力機構通過連接杆與試樣夾具連接。試樣夾具包括加壓裝置和調節裝置，調節裝置包括控制電路、伺服電機和升降機；升降機由伺服電機驅動，伺服電機與控制電路連接；加壓裝置的一端接所述的連接杆，另一端接升降機。本發明的控制電路對加載機構進行監測，根據加載機構的狀態自動調節升降機的高度，能夠對混凝土試樣應力鬆弛進行自動補償，保持混凝土試樣應力恆定。
【專利說明】混凝土試樣在應力作用下腐蝕試驗的加載裝置
〔【技術領域】〕
[0001]本發明涉及混凝土腐蝕試驗的加載裝置，尤其涉及一種混凝土試樣在應力作用下腐蝕試驗的加載裝置。
〔【背景技術】〕
[0002]承載負荷是混凝土作為結構功能材料的主要使命和固有特性，負荷的存在會引起混凝土的徐變與鬆弛、導致混凝土在未達到其應有的極限承載力前發生破壞，影響混凝土結構長久性能與安全性。再者，由於早期人們對混凝土結構的耐久性認識不清、重視不夠，混凝土結構所處的惡劣環境將對混凝土結構的各項力學性能產生影響，形成對混凝土結構的環境腐蝕，而負荷的大小和形式會進一步影響環境腐蝕對混凝土結構的劣化速度。為準確地分析混凝土結構在應力與環境同步腐蝕後的力學性能，了解應力與環境腐蝕的耦合作用對混凝土力學性能的影響至關重要，需使用相應的腐蝕裝置。目前，人們設計了各種應力腐蝕的裝置，市場上所見的應力腐蝕裝置採用了彈簧結構、機械傳動系統、液壓控制系統或配重對試件施加拉力或壓力，通過儀器測得持續加載過程中混凝土構件的有關參數。但這些裝置大多未涉及與環境腐蝕的耦合作用，並存在如下缺點:
[0003]彈簧或機械傳動系統經過長時間的拉伸或壓縮，會出現應力鬆弛，負荷逐漸減小，影響加載精度，給試驗結果的分析帶來較大困難。
[0004]混凝土徐變所引起的構件變形，進一步增加彈簧或機械傳動系統的加載裝置的應力鬆弛。
[0005]液壓系統的應力腐蝕裝置需要設計相應的控制系統，設計複雜、成本高。
[0006]專利號為200810066321.6的發明專利公開了一種混凝土試樣在應力作用下腐蝕試驗的加載設備，包括機架、有刻度的上橫梁、下橫梁、加載砝碼、傳力杆、上加力錕和下加力錕，所述上橫梁的一端同機架一側鉸接，另一端懸掛加載砝碼，中間有沿上橫梁縱向滑動的上滑塊；所述的混凝土試樣置於上加力錕和下加力錕之間，傳力杆的下部通過上加力錕傳力於混凝土試樣，下加力錕由機架的底座支承，所述的下橫梁位於上橫梁的下面，其一端與同機架另一側鉸鏈連接，所述的上滑塊壓在下橫梁的上部，下橫梁壓在傳力杆的上部。該發明可以克服彈簧施力的應力鬆弛問題，但這種加載設備在使用中存在以下缺點:1)採用兩個加力錕來施加應力，需要採用兩個標尺，施力的大小不直觀，應力計算比較麻煩，同時下橫梁需要設置標尺，剛度較低，無法對試件施加較大的應力施力裝置採用普通的鉸接方式，施力的精度較低無法實現對混凝土試樣應力鬆弛的自動補償。
[
【發明內容】
]
[0007]本發明要解決的技術問題是提供一種對混凝土試樣應力鬆弛進行自動補償，保持混凝土試樣應力恆定的混凝土試樣在應力作用下腐蝕試驗的加載裝置。
[0008]為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是，一種混凝土試樣在應力作用下腐蝕試驗的加載裝置，包括機架、加載機構、傳力機構、試樣夾具和盛裝腐蝕液體的容器，傳力機構通過連接杆與試樣夾具連接，試樣夾具包括加壓裝置和調節裝置，調節裝置包括控制電路、伺服電機和升降機；升降機由伺服電機驅動，伺服電機與控制電路連接；加壓裝置的一端接所述的連接杆，另一端接升降機；控制電路對加載機構進行監測，根據加載機構的狀態自動調節升降機的高度。
[0009]以上所述的加載裝置，傳力機構包括加力槓桿和連杆，加載機構是以計量槓桿為主體的稱重槓桿機構，加力槓桿布置在計量槓桿的下方，加力槓桿通過加力槓桿的支點刀承組與機架鉸接；連杆的上端與計量槓桿的重點刀承連接，下端通過加力槓桿力臂刀承組與加力槓桿的端部鉸接；試樣夾具通過加力槓桿的重點刀承組與加力槓桿鉸接。
[0010]以上所述的加載裝置，稱重槓桿機構包括秤架、增砣、砣掛和、遊砣和所述的計量槓桿，秤架固定在機架的上部，計量槓桿通過計量槓桿支點刀承組與秤架鉸接，砣掛通過砣掛刀承組懸掛在計量槓桿長力臂的端部；通過增減增砣和調整遊砣的位置改變加載量的大小。
[0011]以上所述的加載裝置，機架上部包括上橫梁，加力槓桿的支點刀承固定在上橫梁下方，加力槓桿的支點刀固定在加力槓桿上；所述連杆為長度可調節連杆。
[0012]以上所述的加載裝置，機架的底座包括下橫梁，升降機固定在下橫梁上；升降機的頂部包括升降板和複數根立柱，立柱的下端固定在升降板上；試樣夾具包括連接頭、拉杆、拉板、託板、壓板和複數根拉力螺杆，壓板的周邊包括複數個立柱孔，立柱穿過立柱孔，立柱的上端的螺紋上旋有螺母將壓板固定在立柱上；壓板包括複數個螺杆孔，拉力螺杆的下端固定在託板上，上部穿過壓板的螺杆孔，上端與拉板固定；拉板的中部與拉杆固定，拉杆的上端與連接頭連接，連接頭的上部與所述的連接杆連接；所述的混凝土試樣放在託板與壓板之間。
[0013]以上所述的加載裝置，所述的容器放在升降板與壓板之間，混凝土試樣和託板布置在容器中。
[0014]以上所述的加載裝置，連接頭包括連接叉、球面套筒和銷軸，連接叉的端部包括螺紋孔，拉杆上端的外螺紋旋入連接叉的螺紋孔中；連接叉的叉部包括銷孔，連接杆的一端包括外螺紋，另一端包括球面孔，球面套筒安裝在球面孔中，球面套筒的外表面與球面孔適配；銷軸穿過連接叉的銷孔和球面套筒的內孔，將連接杆與連接叉組合在一起；連接杆的外螺紋旋入加力槓桿的重點刀承的螺紋孔中。
[0015]以上所述的加載裝置，加力槓桿的支點刀承和加力槓桿的重點刀承各包括V形的刀承座、兩塊連接板和兩塊刀承塊，II形刀承座包括連接部和兩塊側板，連接部包括螺紋孔，側板為鉤形，刀承塊固定在側板鉤頭的內側，側板的開口由連接板連接成一體；加力槓桿的支點刀和加力槓桿的重點刀分別固定在加力槓桿的支點刀孔和重點刀孔中。
[0016]以上所述的加載裝置，調節裝置包括蝸輪蝸杆減速器；升降機由伺服電機通過蝸輪蝸杆減速器驅動；控制電路包括控制器和兩個位置傳感器，兩個位置傳感器布置在秤架上的準星部位，分別位於計量槓桿的上方和下方；兩個位置傳感器的信號輸出端分別接控制器，控制器的輸出端接伺服電機；兩個位置傳感器分別獲取計量槓桿的位置信息，通過伺服電機調整升降機的高度，實現試件腐蝕應力恆定。
[0017]以上所述的加載裝置，在俯視投影面，計量槓桿與加力槓桿的夾角為10-20。；稱重槓桿機構包括平衡錘，平衡錘安裝在計量槓桿短力臂的端部
[0018]本發明加載裝置的控制電路對加載機構進行監測，根據加載機構的狀態自動調節升降機的高度，能夠對混凝土試樣應力鬆弛進行自動補償，保持混凝土試樣應力恆定。
〔【專利附圖】
【附圖說明】〕
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0020]圖1是本發明實施例加載裝置的結構圖。
[0021]圖2是本發明實施例加載裝置的俯視圖。
[0022]圖3是圖1中I部位的局部放大圖。
[0023]圖4是本發明實施例加力槓桿的主視圖。
[0024]圖5是本發明實施例加力槓桿的俯視圖。
[0025]圖6是本發明實施例加力槓桿刀承座的主視圖。
[0026]圖7是圖6中的六向剖視圖。
[0027]圖8是本發明實施例加力槓桿刀承塊的主視圖。
[0028]圖9是本發明實施例加力槓桿刀承塊的俯視圖。
[0029]圖10是本發明實施例加力槓桿支點刀和重點刀的主視圖。
[0030]圖11是本發明實施例加力槓桿支點刀和重點刀的左視圖。
[0031]圖12是本發明實施例控制原理框圖。
〔【具體實施方式】〕
[0032]本發明混凝土試樣在應力作用下腐蝕試驗的加載裝置實施例的結構如圖1至圖11所示，包括機架1、加載機構、傳力機構、試樣夾具和盛裝腐蝕液體的容器。傳力機構通過連接杆與試樣夾具連接，試樣夾具包括加壓裝置和調節裝置，調節裝置包括控制電路、伺服電機和升降機；升降機由伺服電機驅動，伺服電機與控制電路連接；加壓裝置的一端接連接杆，另一端接升降機；控制電路對加載機構進行監測，根據加載機構的狀態自動調節升降機的高度。
[0033]傳力機構包括加力槓桿10和連杆14。
[0034]加載機構是以計量槓桿2為主體的稱重槓桿機構。
[0035]計量槓桿2與加力槓桿10相互錯開，在俯視投影面，計量槓桿2與加力槓桿10的夾角0為13。。
[0036]稱重槓桿機構還包括秤架3、增砣4、砣掛5、平衡錘6和和遊砣7。秤架3固定在機架1的上部，計量槓桿2通過計量槓桿支點刀承組與秤架3鉸接(計量槓桿支點刀承組未示出)，砣掛5通過砣掛刀承組30懸掛在計量槓桿2長力臂的端部。
[0037]加力槓桿10布置在計量槓桿2的下方，加力槓桿10通過加力槓桿支點刀承組與機架1鉸接。試樣夾具通過加力槓桿重點刀承組與加力槓桿10鉸接。
[0038]加力槓桿10的結構如圖4和圖5所示，包括支點刀孔1001、重點刀孔1002和加力槓桿力臂刀孔1003。加力槓桿10的支點刀8和重點刀9分別固定在加力槓桿10的支點刀孔1001和重點刀孔1002中，加力槓桿力臂刀孔1003固定有加力槓桿力臂刀。
[0039]加力槓桿10的支點刀承和加力槓桿10的重點刀承各包括V形的刀承座11、兩塊連接板12和兩塊刀承塊13，V形刀承座包括連接部1101和兩塊側板1102，連接部有一個螺紋孔1103，側板1102為鉤形，刀承塊14固定在側板1102鉤頭的內側，側板1102的開口由連接板12通過螺釘連接成一體。
[0040]計量槓桿2通過連杆14將力傳遞給加力槓桿10，連杆14為長度可調節連杆。
[0041]連杆14的上端與計量槓桿的重點刀承組的刀承25連接，下端通過加力槓桿力臂刀承組26與加力槓桿10力臂的端部鉸接。
[0042]機架1上部有一根上橫梁101，加力槓桿支點刀承的刀承座11通過螺釘15固定在上橫梁101的下方。
[0043]機架1底座上有一根下橫梁102，升降機31固定在下橫梁上。
[0044]升降機31由伺服電機32通過蝸輪蝸杆減速器驅動。控制電路包括控制器和兩個位置傳感器33，兩個位置傳感器33布置在秤架3的準星310處，分別位於計量槓桿2的上方和下方。
[0045]如圖12所示，兩個位置傳感器33的信號輸出端分別接控制器，控制器的輸出端接伺服電機32 ；兩個位置傳感器33分別獲取計量槓桿2的位置信息，需要時通過伺服電機32調整升降機31的高度，實現試件腐蝕應力恆定。
[0046]升降機31的頂部包括升降板34和4根立柱35，立柱35的下端固定在升降板34上。
[0047]試樣夾具包括連接頭、拉杆37、拉板38、託板39、壓板40和4根拉力螺杆41。壓板40的四角共有4個立柱孔，立柱35穿過立柱孔，立柱35的上端的螺紋上旋有螺母42將壓板40固定在立柱35上。
[0048]壓板40還包括4個螺杆孔，拉力螺杆41的下端固定在託板39上，上部穿過壓板40的螺杆孔，拉力螺杆41的上端通過螺母43與拉板38固定。
[0049]拉板38的中部與拉杆37的下端固定，拉杆37的上端與連接頭連接，連接頭的上部與連接杆19連接。混凝土試樣100放置在託板39與壓板40之間。
[0050]裝有腐蝕液體的容器28放在升降板34與壓板40之間，混凝土試樣100和託板39浸入到容器28的中。
[0051]連接頭包括連接叉20、球面套筒21和銷軸22，連接叉20的端部有一個螺紋孔，混凝土試樣鋼筋200上端的外螺紋旋入連接叉20的螺紋孔中。連接叉20的叉部有一個銷孔，連接杆19的一端有外螺紋，另一端有一個球面孔，球面套筒21安裝在連接杆19的的球面孔中，球面套筒21的外表面與球面孔適配，兩者組成萬向鉸鏈。銷軸22穿過連接叉20的銷孔和球面套筒21的內孔，將連接杆19與連接叉20組合在一起。連接杆19的外螺紋旋入加力槓桿重點刀承刀承座11的螺紋孔中。
[0052]試件100浸泡於裝有腐蝕液體的容器28中，以實現試件的加速劣化。加載前，先通過平衡錘6調整初始零點平衡，計量槓桿2的動力臂一端通過砣掛5可懸掛增砣4，通過調節可調節連杆14的長度可以改變試樣夾具連接頭的高度位置。
[0053]計量槓桿2通過增減增砣4、並移動調整遊砣7改變加載量的大小並可直接讀出荷載的加載量。
[0054]計量槓桿2和加力槓桿10的支點及承力點都使用刀承結構。
[0055]本發明以上實施例採用上述多級槓桿結構，大、小槓桿的支點和承力點都使用刀和刀承結構，摩擦阻力小，傳力精度高，與現有應力腐蝕裝置相比，該裝置體積小、製作簡單、成本低、剛度大、精度高、操作更為簡單，通過槓桿的二級放大實現對構件的應力腐蝕，持載應力幅值顯著提高，可以適用較大的試件。
[0056]本發明以上實施例的試樣夾具包括加壓裝置和調節裝置，通過安裝在計量槓桿稱架上緊挨計量槓桿準星的位置感應位置傳感器獲取的計量槓桿位置信息，來調整升降機的高度，可以確保施加恆定腐蝕應力、消除腐蝕應力的鬆弛，實現應力加載的電動伺服功能。
【權利要求】
1.一種混凝土試樣在應力作用下腐蝕試驗的加載裝置，包括機架、加載機構、傳力機構、試樣夾具和盛裝腐蝕液體的容器，傳力機構通過連接杆與試樣夾具連接，其特徵在於，試樣夾具包括加壓裝置和調節裝置，調節裝置包括控制電路、伺服電機和升降機；升降機由伺服電機驅動，伺服電機與控制電路連接；加壓裝置的一端接所述的連接杆，另一端接升降機；控制電路對加載機構進行監測，根據加載機構的狀態自動調節升降機的高度。
2.根據權利要求1所述的加載裝置，其特徵在於，傳力機構包括加力槓桿和連杆，加載機構是以計量槓桿為主體的稱重槓桿機構，加力槓桿布置在計量槓桿的下方，加力槓桿通過加力槓桿的支點刀承組與機架鉸接；連杆的上端與計量槓桿的重點刀承連接，下端通過加力槓桿力臂刀承組與加力槓桿的端部鉸接；試樣夾具通過加力槓桿的重點刀承組與加力槓桿鉸接。
3.根據權利要求2所述的加載裝置，其特徵在於，稱重槓桿機構包括秤架、增砣、砣掛和、遊砣和所述的計量槓桿，秤架固定在機架的上部，計量槓桿通過計量槓桿支點刀承組與秤架鉸接，砣掛通過砣掛刀承組懸掛在計量槓桿長力臂的端部；通過增減增砣和調整遊砣的位置改變加載量的大小。
4.根據權利要求2所述的加載裝置，其特徵在於，機架上部包括上橫梁，加力槓桿的支點刀承固定在上橫梁下方，加力槓桿的支點刀固定在加力槓桿上；所述連杆為長度可調節連杆。
5.根據權利要求2所述的加載裝置，其特徵在於，機架的底座包括下橫梁，升降機固定在下橫梁上；升降機的頂部包括升降板和複數根立柱，立柱的下端固定在升降板上；試樣夾具包括連接頭、拉杆、拉板、託板、壓板和複數根拉力螺杆，壓板的周邊包括複數個立柱孔，立柱穿過立柱孔，立柱的上端的螺紋上旋有螺母將壓板固定在立柱上；壓板包括複數個螺杆孔，拉力螺杆的下端固定在託板上，上部穿過壓板的螺杆孔，上端與拉板固定；拉板的中部與拉杆固定，拉杆的上端與連接頭連接，連接頭的上部與所述的連接杆連接；所述的混凝土試樣放在託板與壓板之間。
6.根據權利要求5所述的加載裝置，其特徵在於，所述的容器放在升降板與壓板之間，混凝土試樣和託板布置在容器中。
7.根據權利要求5所述的加載裝置，其特徵在於，連接頭包括連接叉、球面套筒和銷軸，連接叉的端部包括螺紋孔，拉杆上端的外螺紋旋入連接叉的螺紋孔中；連接叉的叉部包括銷孔，連接杆的一端包括外螺紋，另一端包括球面孔，球面套筒安裝在球面孔中，球面套筒的外表面與球面孔適配；銷軸穿過連接叉的銷孔和球面套筒的內孔，將連接杆與連接叉組合在一起；連接杆的外螺紋旋入加力槓桿的重點刀承的螺紋孔中。
8.根據權利要求2所述的加載裝置，其特徵在於，加力槓桿的支點刀承和加力槓桿的重點刀承各包括U形的刀承座、兩塊連接板和兩塊刀承塊，U形刀承座包括連接部和兩塊側板，連接部包括螺紋孔，側板為鉤形，刀承塊固定在側板鉤頭的內側，側板的開口由連接板連接成一體；加力槓桿的支點刀和加力槓桿的重點刀分別固定在加力槓桿的支點刀孔和重點刀孔中。
9.根據權利要求3所述的加載裝置，其特徵在於，調節裝置包括蝸輪蝸杆減速器；升降機由伺服電機通過蝸輪蝸杆減速器驅動；控制電路包括控制器和兩個位置傳感器，兩個位置傳感器布置在秤架上的準星部位，分別位於計量槓桿的上方和下方；兩個位置傳感器的信號輸出端分別接控制器，控制器的輸出端接伺服電機；兩個位置傳感器分別獲取計量槓桿的位置信息，通過伺服電機調整升降機的高度，實現試件腐蝕應力恆定。
10.根據權利要求3所述的加載裝置，其特徵在於，在俯視投影面，計量槓桿與加力槓桿的夾角為10-20° ;稱重槓桿機構包括平衡錘，平衡錘安裝在計量槓桿短力臂的端部。
【文檔編號】G01N3/56GK104502212SQ201410778474
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月15日 優先權日:2014年12月15日
【發明者】周英武, 吳凌壹, 邢鋒, 隋莉莉, 張長平 申請人:深圳大學