一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗的製造方法
2023-09-18 19:44:30
一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗的製造方法
【專利摘要】一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機，立式的三層支承框架頂部固定伺服電機，其輸出軸豎直向下伸入框架內，通過減速器、聯軸器連接豎直布置在支承框架中心的滾珠絲杆螺母副的絲杆上端，絲杆下端活動伸入推桿的中空內腔中，推桿上端固定在滾珠絲杆螺母副的螺母上，下端與斜面墊和輪輻式傳感器通過穿過三者中心螺紋孔的受力螺柱鎖緊為一體，輪輻式傳感器底部同軸安裝一個頂壓頭，在受力底座上對稱安裝三個試樣支撐，受力底座下方沿支承框架的中心對稱布置四個支撐調整墊。本裝置以伺服電機作為動力，解決了目前液壓動力噪聲大、汙染嚴重的問題；操作簡單方便，易於測定纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性。
【專利說明】一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機
【技術領域】
[0001]本發明涉及纖維加強鋼筋混凝土【技術領域】，特別是涉及一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機。
【背景技術】
[0002]將玻璃纖維、預應力碳纖維或其它纖維摻入或逐層粘貼到鋼筋混凝土中，可有效改善鋼筋混凝土的結構力學性能，提高加固效果，因此近年來對纖維加強鋼筋混凝土的研究及應用越來越廣泛。
[0003]目前，國內還沒有明確規範纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性測定標準，也沒有專用的測試設備。國際通用上對纖維增強混凝土的彎曲韌性試驗採用的是中心負載圓板法，英文名:Standard Test Method for Flexural Toughness of Fiber ReinforcedConcrete (Using Centrally Loaded Round Panel),其主要試驗依據是ASTM C1550 系列試驗標準。國外對此此種試驗使用液壓式試驗機，液壓式試驗機的噪聲大，能耗高，並且使用要求比較高、汙染也比較嚴重。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在於提供一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機，該試驗機依據ASTM C1550試驗標準設計，解決了國外同類設備噪聲大的問題，也沒有汙染，並且使用方便，更加容易測定纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0006]一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機，其特徵在於:
[0007]立式的三層支承框架由從上至下逐層布置的上橫梁、中橫梁和水平受力底座通過兩層承載立柱組裝而成，每層承載立柱的數量為四個、沿支承框架的中心對稱布置，
[0008]承載立柱為多段式帶螺紋段的階級軸，其下端的第一螺紋段擰緊在中橫梁或受力底座上，靠近上端的第二螺紋段上配置調整螺母，上端活動伸出中橫梁或上橫梁上方，端部的第三螺紋段上套裝將中橫梁或上橫梁抵壓在調整螺母上的鎖緊螺母，
[0009]上橫梁上固定伺服電機，其輸出軸豎直向下伸入框架內，通過減速器、聯軸器連接豎直布置在支承框架中心的滾珠絲杆螺母副的絲杆上端，絲杆上端通過推力軸承安裝在上橫梁上，下端活動伸入推桿的中空內腔中，
[0010]推桿為上端粗、下端細的中空階梯軸，其上端固定在滾珠絲杆螺母副的螺母上，下端與斜面墊和輪輻式傳感器通過穿過三者中心螺紋孔的受力螺柱鎖緊為一體，輪輻式傳感器底部同軸安裝一個頂壓頭，頂壓頭呈上端粗、下端細的階梯軸狀，其下端端面為弧度為77.3°半徑為80mm的球面，
[0011]推桿外同軸套裝推桿導向筒，推桿導向筒內徑與推桿上端直徑相匹配，推桿下端伸出推桿導向筒外，推桿導向筒上端固定在上橫梁底部，下端穿過中橫梁底部並固定在中橫梁上，推桿下端外緣沿軸向突起的長條形導向鍵位於推桿導向筒下端內緣上對應開設的導向槽內，推桿能夠在推桿導向筒內沿軸向移動，
[0012]在兩根橫梁之間的推桿導向筒筒壁上豎直開設一道長條形的通孔，通孔外側的中橫梁上立式安裝一個傳感器支架，正對通孔的上、下端，在傳感器支架上安裝上、下兩個行程開關，行程開關的安裝位置與推桿的行程高度相對應，通孔內配置傳感器感應塊，傳感器感應塊固定在推桿上端外緣上，其感應端伸出通孔外，
[0013]以支承框架的中心為對稱中心，在受力底座上，對稱安裝三個試樣支撐，試樣支撐為錐體，錐頂為球面、與配置在上方的方形支撐塊球面轉動連接，三個試樣支撐可朝向或遠離支承框架中心在受力底座上對稱移動，
[0014]受力底座下方沿支承框架的中心對稱布置四個支撐調整墊，支撐調整墊頂部的螺杆旋入受力底座底部的豎直螺紋孔內。
[0015]本裝置採用四立柱結構的支承框架，包括反力框架和加力框架兩部分:
[0016]反力框架由中橫梁、受力底座以及兩者之間的承載立柱和支撐調整墊組成，支撐調整墊與受力底座之間通過螺紋連接，微微扭動支撐調整墊，可將受力底座調整至水平狀態，同理，調整螺母用於將中橫梁調整至水平狀態。
[0017]加力機構由伺服電機、減速器、上橫梁、聯軸器、推力軸承、推桿導向筒、重負荷滾珠絲杆、推桿、頂壓頭等共同組成，纖維加強鋼筋混凝土試樣放在頂壓頭與試樣支撐之間。其中，斜面墊是為了消除系統間隙減小試驗誤差所用，調整螺母是為了調整上橫梁與中橫梁之間的平行所用。
[0018]試驗開始時，放置好試樣，啟動試驗軟體控制伺服電機轉動，伺服電機直接帶動減速機轉動，減速機通過聯軸器帶動重負荷滾珠絲槓產生試驗所需的力值，頂壓頭與試樣接觸後，輪輻式傳感器開始進行測力並由計算機測控系統接受數據，根據標準ASTM C1550計算出纖維加強鋼筋混凝土試樣的撓曲韌性及相關參數。
[0019]根據ASTM C1550試驗標準，有時候需要針對不同尺寸的試樣試驗，因此試樣支撐需要能夠在受力底座沿以支承框架中心為圓心的徑向移動，以適應不同的試樣，試樣支撐與受力底座之間可採用滑槽-滑塊的安裝結構，也可以採用螺紋連接結構，一種較為簡單的結構是，試樣支撐與受力底座之間通過螺栓固定，每個試樣支撐在受力底座上對應的安裝螺紋孔為三組，三組安裝螺紋孔沿以支承框架的中心為圓心的徑向分布，四個試樣支撐對應的每組安裝螺紋孔位於同一圓周上。
[0020]再進一步，導向鍵為關於推桿軸線對稱布置的兩個，推桿下端外緣沿軸向開設兩道鍵槽，導向鍵通過沿推桿徑向間隔配置的螺栓鎖定在鍵槽內，便於加工及裝配。
[0021]再進一步，滾珠絲杆螺母副的絲杆下端上套裝一個筒形的導向套，導向套外徑與推桿內徑相匹配，防止絲杆下端擺動。
[0022]再進一步，承載立柱呈六段式階梯軸，由上至下，順次為第三螺紋段，第三光軸段，第二螺紋段，第二光軸段，第一螺紋段，第一光軸段，從第二光軸段至兩段，直徑逐漸減小，第一光軸段伸入中橫梁或受力底座上的定位孔內，第一螺紋段套裝的固定螺母上對稱配置兩個軸向螺栓，將固定螺母與中橫梁或受力底座鎖緊為一體，拆裝及定位調試都非常方便。
[0023]一種利用權利要求1所述的纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機進行試驗方法，包括以下步驟:
[0024]第一步，根據試樣的尺寸，將試樣支撐安裝在受力底座的合適位置上；[0025]第二步，將試樣放置在試樣支撐上，並使試樣的中心位於支承框架的中心；
[0026]第三步，推桿下行至頂壓頭與試樣接觸，然後以I?3mm/min的速度恆速下行，以15?30KN的壓力對試樣施壓，直至試樣破裂，輪輻式傳感器測得破裂時試樣承受的最大壓力；
[0027]第四步，將上述最大壓力值與試樣材料承壓能力設計值對比，判斷試樣材料承壓能力是否合格。
[0028]本發明的有益效果在於:
[0029]1、以伺服電機作為動力，解決了目前液壓動力噪聲大、汙染嚴重的問題；
[0030]2、操作簡單方便，易於測定纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性；
[0031]3、配置了多個調平用的調整螺母及支撐調整墊，調平精度高；
[0032]4、整個裝置拆裝方便，易於運輸及移動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1為本發明的正視剖視圖
[0034]圖2?3為支承框架的左視圖和俯視圖
[0035]圖4為承載立柱正視圖
[0036]圖5為承載立柱與橫梁的裝配示意圖
[0037]圖6為推桿正視剖示圖
[0038]圖7為推桿與頂壓頭的安裝結構示意圖
[0039]圖8為推桿與傳感器感應塊的安裝結構示意圖
[0040]圖9為滾珠絲杆螺母副和導向套的安裝結構示意圖
[0041]圖10為受力底座與支撐調整墊的安裝結構示意圖
[0042]圖1-10中:1為上橫梁，2為中橫梁，3為受力底座，301為安裝螺紋孔，4為承載立柱，5為調整螺母，6為鎖緊螺母，7為伺服電機，8為減速器，9為聯軸器，10為絲杆，11為推力軸承，12為推桿，121為鍵槽，13為螺母，14為斜面墊，15為輪輻式傳感器，16為受力螺柱，17為頂壓頭，18為推桿導向筒，19為導向鍵,20為通孔,21為傳感器支架,22為行程開關，23為傳感器感應塊，24為試樣支撐，25為支撐塊，26為支撐調整墊，27為導向套，28為固定螺母。
【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0044]如圖1?3所示，立式的三層支承框架由從上至下逐層布置的上橫梁1、中橫梁2和水平受力底座3通過兩層承載立柱4組裝而成，上橫梁1、中橫梁2和受力底座3均為中空鋼質方框結構，由上、下兩塊水平鋼板和間隔焊接在兩者之間的豎直支撐板焊接為一體。每層承載立柱4的數量為四個、沿支承框架的中心對稱布置在橫梁1、2的四個邊角上。
[0045]如圖4所示，承載立柱4為六段式帶螺紋段的階級軸，由上至下，順次為第三螺紋段，第三光軸段，第二螺紋段，第二光軸段，第一螺紋段，第一光軸段，從第二光軸段至兩段，直徑逐漸減小。承載立柱4下端的第一光軸段向下伸入中橫梁2或受力底座3上的定位孔內，第一螺紋段旋入固定螺母28中，固定螺母28通過對稱配置兩個軸向螺栓固定在中橫梁2或受力底座3上；如圖5所示，靠近承載立柱4上端的第二螺紋段上配置調整螺母5，上端活動伸出中橫梁2或上橫梁I上方，上端端部的第三螺紋段上套裝鎖緊螺母6，將中橫梁2或上橫梁I抵壓在調整螺母5上。需要調整中橫梁2或上橫梁I的水平度時，先鬆開鎖緊螺母6，然後微調調整螺母5即可，調節完畢後再鎖緊鎖緊螺母6。
[0046]上橫梁I上固定伺服電機7,其輸出軸豎直向下伸入框架內，通過減速器8、聯軸器9連接豎直布置在支承框架中心的滾珠絲杆螺母副的絲杆10上端，絲杆10上端通過推力軸承11安裝在上橫梁I上，下端活動伸入推桿12的中空內腔中，下端上套裝一個筒形的導向套27，導向套27外徑與推桿12內徑相匹配。利用導向套27與推桿12之間的配合，對絲杆10起到導向作用，防止絲杆10下端的擺動，如圖9所示。
[0047]如圖6所示，推桿12為上端粗、下端細的中空階梯軸，推桿12下端外緣沿軸向開設兩道鍵槽121。如圖1所示，其上端固定在滾珠絲杆螺母副的螺母13上，下端與斜面墊14和輪輻式傳感器15通過穿過三者中心螺紋孔的受力螺柱16鎖緊為一體，輪輻式傳感器15底部同軸安裝一個頂壓頭17，頂壓頭17呈上端粗、下端細的階梯軸狀，其下端端面為弧度為77.3。的球面，如圖7所示。
[0048]如圖1和圖8所示，推桿12外同軸套裝用於限定其上、下垂直移動的推桿導向筒18，推桿導向筒18內徑與推桿12上端直徑相匹配，推桿12下端伸出推桿導向筒18外，推桿導向筒18為固定件，上端固定在上橫梁I底部，下端穿過中橫梁2底部並固定在中橫梁2上，兩個關於推桿12軸線對稱布置的豎直導向鍵19通過螺栓鎖定在推桿12下端外緣的鍵槽121內，其突出鍵槽121的頂部位於推桿導向筒18下端內緣對應開設的導向槽內，從而推桿12隻能沿軸向移動，防止其繞自身軸線旋轉。
[0049]如圖8所示，在兩根橫梁之間的推桿導向筒18筒壁上豎直開設一道長條形的通孔20，通孔20外側的中橫梁2上立式安裝一個傳感器支架21，正對通孔20的上、下端，在傳感器支架21上安裝上、下兩個行程開 關22，行程開關22的安裝位置與推桿12的行程高度相對應，通孔20內配置傳感器感應塊23，傳感器感應塊23固定在推桿12上端外緣上，其感應端伸出通孔20外。行程開關22用於限定推桿12的行程高位及低位，試驗過程中試樣破裂後及時停機，避免損壞試驗設備。
[0050]如圖1所示，以支承框架的中心為對稱中心，在受力底座3上，通過螺栓對稱安裝三個試樣支撐24，試樣支撐24為錐體，錐頂為球面、與配置在上方的方形支撐塊25球面轉動連接，三個試樣支撐24可朝向或遠離支承框架中心在受力底座3上對稱移動。如圖3所示，每個試樣支撐24在受力底座3上對應的安裝螺紋孔301為三組，三組安裝螺紋孔301沿以支承框架的中心為圓心的徑向分布，使試樣支撐24的支撐面位於三個半徑逐漸增大的圓面上，用於支撐不同尺寸的試樣。
[0051]在受力底座3下方、沿支承框架的中心對稱布置四個支撐調整墊26，如圖10所示，支撐調整墊26頂部的螺杆旋入受力底座3底部的豎直螺紋孔內，支撐調整墊26用於調整受力底座3的水平度。
[0052]試驗時，先根據試樣的尺寸，將試樣支撐24安裝在受力底座3的合適位置上?』然後，將試樣放置在試樣支撐24上，並使試樣的中心位於支承框架的中心；接著，啟動試驗軟體控制伺服電機7轉動，伺服電機7直接帶動減速器8轉動，減速器8通過聯軸器9帶動絲槓10轉動，絲杆10上套裝的螺母13下行、帶動推桿12下行直至頂壓頭17與試樣接觸；然後，頂壓頭17以I?3mm/min的速度恆速下行，以15?25KN的壓力對試樣施壓,直至試樣破裂，接觸施壓過程中，輪輻式傳感器進行測力並由計算機測控系統接受數據，根據標準ASTM C1550計算出纖維加強鋼筋混凝土試樣的撓曲韌性及相關參數；試樣破裂時，輪輻式傳感器15測得破裂時試樣承受的最大壓力；最後，將上述最大壓力值與試樣材料承壓能力設計值對比，判斷試樣材料承壓能力是否合格。
【權利要求】
1.一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機，其特徵在於: 立式的三層支承框架由從上至下逐層布置的上橫梁(I)、中橫梁(2)和水平受力底座(3)通過兩層承載立柱(4)組裝而成，每層承載立柱(4)的數量為四個、沿支承框架的中心對稱布置， 承載立柱(4)為多段式帶螺紋段的階級軸，其下端的第一螺紋段擰緊在中橫梁(2)或受力底座(3)上，靠近上端的第二螺紋段上配置調整螺母(5)，上端活動伸出中橫梁(2)或上橫梁(I)上方，端部的第三螺紋段上套裝將中橫梁(2)或上橫梁(I)抵壓在調整螺母(5)上的鎖緊螺母(6)， 上橫梁(I)上固定伺服電機(7)，其輸出軸豎直向下伸入框架內，通過減速器(8)、聯軸器(9)連接豎直布置在支承框架中心的滾珠絲杆螺母副的絲杆(10)上端，絲杆(10)上端通過推力軸承(11)安裝在上橫梁(I)上，下端活動伸入推桿(12 )的中空內腔中， 推桿(12)為上端粗、下端細的中空階梯軸，其上端固定在滾珠絲杆螺母副的螺母(13)上，下端與斜面墊(14)和輪輻式傳感器(15)通過穿過三者中心螺紋孔的受力螺柱(16)鎖緊為一體，輪輻式傳感器(15)底部同軸安裝一個頂壓頭(17)，頂壓頭(17)呈上端粗、下端細的階梯軸狀，其下端端面為弧度為77.3°、半徑為80mm的球面， 推桿(12 )外同軸套裝推桿導向筒(18 )，推桿導向筒(18 )內徑與推桿(12)上端直徑相匹配，推桿(12)下端伸出推桿導向筒(18)外，推桿導向筒(18)上端固定在上橫梁(I)底部，下端穿過中橫梁(2)底部並固定在中橫梁(2)上，推桿(12)下端外緣沿軸向突起的長條形導向鍵( 19)位於推桿導向筒(18)下端內緣對應開設的導向槽內，推桿(12)能夠被螺母(13)驅動在推桿導向筒(18)內沿軸向移動， 在兩根橫梁之間的推桿導向筒(18)筒壁上豎直開設一道長條形的通孔(20)，通孔(20)外側的中橫梁(2)上立式安裝一個傳感器支架(21)，正對通孔(20)的上、下端，在傳感器支架(21)上安裝上、下兩個行程開關(22 )，行程開關(22 )的安裝位置與推桿(12 )的行程高度相對應，通孔(20 )內配置傳感器感應塊(23 )，傳感器感應塊(23 )固定在推桿(12 )上端外緣上，其感應端伸出通孔(20 )外， 以支承框架的中心為對稱中心，在受力底座(3)上，對稱安裝三個試樣支撐(24)，試樣支撐(24)為錐體，錐頂為球面、與配置在上方的方形支撐塊(25)球面轉動連接，三個試樣支撐(24 )可朝向或遠離支承框架中心在受力底座(3 )上對稱移動， 在受力底座(3)下方、沿支承框架的中心對稱布置四個支撐調整墊(26)，支撐調整墊(26)頂部的螺杆旋入受力底座(3)底部的豎直螺紋孔內。
2.根據權利要求1所述的一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機，其特徵在於:所述試樣支撐(24)與受力底座(3)之間通過螺栓固定，每個試樣支撐(24)在受力底座(3)上對應的安裝螺紋孔(301)為三組，三組安裝螺紋孔(301)沿以支承框架的中心為圓心的徑向分布。
3.根據權利要求1所述的一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機，其特徵在於:所述導向鍵(19)為關於推桿(12)軸線對稱布置的兩個，推桿(12)下端外緣沿軸向開設兩道鍵槽(121)，導向鍵(19)通過沿推桿(12)徑向間隔配置的螺栓鎖定在鍵槽(121)內。
4.根據權利要求1所述的一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機，其特徵在於:所述滾珠絲杆螺母副的絲杆(10)下端上套裝一個筒形的導向套(27)，導向套(27)外徑與推桿(12)內徑相匹配。
5.根據權利要求1所述的一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機，其特徵在於:所述承載立柱(4)呈六段式階梯軸，由上至下，順次為第三螺紋段，第三光軸段，第二螺紋段，第二光軸段，第一螺紋段，第一光軸段，從第二光軸段至兩段，直徑逐漸減小，第一光軸段伸入中橫梁(2)或受力底座(3)上的定位孔內，第一螺紋段套裝的固定螺母(28)上對稱配置兩個軸向螺栓，將固定螺母(28)與中橫梁(2)或受力底座(3)鎖緊為一體。
6.根據權利要求1所述的一種纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機，其特徵在於:所述上橫梁(I)、中橫梁(2)和受力底座(3)均為中空鋼質方框結構，由上、下兩塊水平鋼板和間隔焊接在兩者之間的豎直支撐板焊接為一體。
7.一種利用權利要求1所述的纖維加強鋼筋混凝土的彎曲韌性試驗機進行試驗的方法，包括以下步驟: 第一步，根據試樣的尺寸，將試樣支撐(24)安裝在受力底座(3)的合適位置上； 第二步，將試樣放置在試樣支撐(24)上，並使試樣的中心位於支承框架的中心； 第三步，推桿(12)下行至頂壓頭(17)與試樣接觸，然後以I~3mm/min的速度恆速下行，以15~30KN的壓力對試樣施壓，直至試樣破裂，輪輻式傳感器(15)測得破裂時試樣承受的最大壓力； 第四步，將上述最大壓力值與試樣材料承壓能力設計值對比，判斷試樣材料承壓能力是否合格。
【文檔編號】G01N3/16GK103698221SQ201310706365
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】徐務本, 趙國鋒, 張心言 申請人:上海華龍測試儀器股份有限公司