軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置製造方法
2023-06-23 20:50:51
軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置，包括反力剛架，可上下移動的移動式剛性橫梁，載荷施加裝置，兩個力傳感器和與兩力傳感器相連的應變儀，反力剛架由兩個剛架立柱和固定橫梁組成，待測的試驗柱安裝於固定橫梁與移動式剛性橫梁之間，所述移動式剛性橫梁設置於兩立柱之間；所述載荷施加裝置包括兩個螺旋式千斤頂和一個液壓式千斤頂，液壓式千斤頂設置於兩個螺旋式千斤頂之間；試驗柱與其上端的固定橫梁之間設置平板鉸和壓力分布板，試驗柱與其下端的剛性橫梁之間設置壓力分布板和球鉸，壓力分布板均與柱端接觸。本實用新型的試驗裝置不僅結構簡單，安全可靠，且高載荷下穩壓效果好，無機器損耗。
【專利說明】軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於試驗裝置，具體涉及一種軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置。
【背景技術】
[0002]正在投入使用的受壓構件，若需要加固，應先進行卸載才能使加固層的作用得到充分發揮，但實際工程中很難做到這一點，只能做到部分卸載或根本就不卸載，即原構件在加固前已承受了荷載作用，稱為第一階段受荷，在加固後，只有當外荷載繼續增加，稱為第二階段受荷，構件的變形也繼續增大，加固層才會協助原構件承擔新增外荷載的作用，這使得原構件的應力和應變都超前於加固層。
[0003]目前，受壓構件非卸載加固的試驗通常是在液壓長柱試驗機上進行，即當柱穩壓在「第一階段受荷」的情況下在試驗機上對柱製作加固層，養護或固結到相應齡期，再完成「第二階段加荷」直至加固柱破壞。這種方式存在的弊端是顯而易見的，包括因加固層養護期長而導致佔用機時太多，長時間過熱對試驗機損耗大，液壓機高載荷下穩壓效果差而導致「第一階段受荷」對應的應力水平指標β失真變小(定義P=NtlZU Ntl為「第一階段受荷」穩定後的實際荷載值，N為原柱的極限破壞荷載)，或者為了維持應力水平指標β所作的多次補壓操作可能使加固層中的膠凝材料與原柱混凝土剛建立的粘結作用完全消失，此外，在長柱試驗機上進行加固施工操作也很不方便。鋼筋混凝土軸心受壓柱受力性能的試驗研究作為受壓構件非卸載加固的試驗的重要方面，進行符合工程實際情況的大比例軸心受壓柱非卸載加固的試驗研究具有重要意義。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的克服現有技術中存在的穩壓效果差，機器損耗大，以及使用不便的問題，提供一種軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置，該裝置不僅結構簡單，安全可靠，且高載荷下穩壓效果好，無機器損耗。
[0005]通過對國內外大量的文獻閱讀與現場調研發現，由於模擬足尺加固柱「兩階段受荷」的試驗裝置和試驗方法問題未能得到較好解決，使得近年來國內外採用各種方法加固鋼筋混凝土受壓構件的試驗研究中，都是進行的不符合工程實際情況的一次受荷加固研究，即試驗柱原柱在沒有承載的情況下完成加固層的製作，然後將其置於壓力試驗機進行破壞試驗。至於固層應變與應力比原柱滯後的這一工程實際問題，則統一採用一折減係數予以考慮，但其實際情況往往會因「第一階段受荷」下的應力水平指標β的不同、柱構件類型的不同、加固層材料種類等的不同而變化。可見這種折減係數法帶有很大的粗略性，自然導致了加固設計的不真實性和不可靠性。
[0006]為實現本實用新型的目的，採用的技術方案如下:
[0007]軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置，包括反力剛架，可上下移動的移動式剛性橫梁，載荷施加裝置，兩個力傳感器和與兩力傳感器相連的應變儀，反力剛架由兩個剛架立柱和固定橫梁組成，待測的試驗柱安裝於固定橫梁與移動式剛性橫梁之間，其特殊之處在於:所述移動式剛性橫梁設置於兩立柱之間；所述載荷施加裝置包括兩個螺旋式千斤頂和一個液壓式千斤頂，液壓式千斤頂設置於兩個螺旋式千斤頂之間；試驗柱與其上端的固定橫梁之間設置平板鉸和壓力分布板，試驗柱與其下端的移動式剛性橫梁之間設置壓力分布板和球鉸，壓力分布板均與柱端接觸。
[0008]進一步，所述移動式剛性橫梁為鋼結構箱型截面梁，移動式剛性橫梁的長寬比為4，移動式剛性橫梁內設置有密集型加勁肋板，移動式剛性橫梁兩端各設置四個小輪；所述剛架立柱的內側面設置可使小輪自由上下滾動的槽道。
[0009]進一步，所述螺旋式千斤頂為額定噸位為IOOOkN螺旋式機械千斤頂。
[0010]進一步，所述液壓式千斤頂為額定噸位為5000kN液壓式千斤頂，液壓式千斤頂與裝有高精度液壓表的高壓電動油泵連接。
[0011]進一步，所述試驗裝置還包括用於保護試驗柱的安全鋼繩。
[0012]本實用新型相對於現有技術，具有如下優點和效果:
[0013]1.該試驗裝置其施荷能力及量測範圍能滿足與工程實際情況一致的足尺試驗柱加固後最大承壓能力的測試要求。
[0014]2.該試驗裝置的加載穩壓效果能滿足在持荷期間使新製做的未直接受壓的且牢固粘結在原柱表面加固層一直處於O應力狀態。
[0015]3.該試驗裝置在各時刻及在各荷載等級下，能精確測定其構件實際受荷大小與變形值，滿足測量精度要求。
[0016]4.該試驗裝置滿足安全性要求。
[0017]5.該試驗裝置可控性好，結構簡單，操作簡便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0019]其中，1-固定橫梁、2-平板鉸、3-壓力分布板、4-試驗柱、5-球鉸、6-移動式剛性橫梁、7-力傳感器、8-液壓式千斤頂、9-螺旋式千斤頂、10-立柱、11-安全鋼繩。
【具體實施方式】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0021]圖1示出了本實用新型提供的軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置結構。為了便於說明，僅僅示出了與本實用新型相關的部分。
[0022]本實用新型的軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置，包括:反力剛架，可上下移動的移動式剛性橫梁6，載荷施加裝置，兩個力傳感器7和與兩力傳感器相連的應變儀；反力剛架由兩立柱10和固定橫梁I組成，待測的試驗柱4安裝於固定橫梁I與移動式剛性橫梁6之間，移動式剛性橫梁6設置於兩立柱10之間；載荷施加裝置包括兩個螺旋式千斤頂9和一個液壓式千斤頂8，液壓式千斤頂8設置於兩個螺旋式千斤頂9之間；試驗柱4與其上端的固定橫梁I之間設置平板鉸2和壓力分布板3，試驗柱4與其下端的移動式剛性橫梁6之間設置壓力分布板3和球鉸5，壓力分布板3均與柱端接觸。[0023]作為本實用新型實施例的一優化方案，移動式剛性橫梁6為鋼結構箱型截面梁，移動式剛性橫梁6的長寬比為4，移動式剛性橫梁6內設置有密集型加勁肋板，移動式剛性橫梁6兩端各設置四個小輪；所述剛架立柱10的內側面設置可使小輪自由上下滾動的槽道。
[0024]作為本實用新型實施例的一優化方案，螺旋式千斤頂9為額定噸位為IOOOkN螺旋式機械千斤頂。
[0025]作為本實用新型實施例的一優化方案，液壓式千斤頂8為額定噸位為5000kN液壓式千斤頂，液壓式千斤頂8與裝有高精度液壓表的高壓電動油泵連接。
[0026]作為本實用新型實施例的一優化方案，試驗裝置還包括用於保護試驗柱的安全鋼繩11。
[0027]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型的應用原理作進一步描述。
[0028]如圖1所示，本實用新型實施例的軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置，包括:反力剛架，可上下移動的移動式剛性橫梁6，載荷施加裝置，兩個力傳感器7和與兩力傳感器相連的應變儀；反力剛架由兩個立柱10和固定橫梁I組成，待測的試驗柱4安裝於固定橫梁I與移動式剛性橫梁6之間，移動式剛性橫梁6設置於兩個立柱10之間；移動式剛性橫梁6為鋼結構箱型截面梁，移動式剛性橫梁6的長寬比為4，移動式剛性橫梁6內設置有密集型加勁肋板，移動式剛性橫梁6兩端各設置四個小輪；立柱10的內側面設置可使小輪自由上下滾動的槽道。載荷施加裝置包括兩個螺旋式千斤頂9和一個液壓式千斤頂8，液壓式千斤頂8設置於兩個螺旋式千斤頂9之間，螺旋式千斤頂9為額定噸位為IOOOkN螺旋式機械千斤頂，液壓式千斤頂8為額定噸位為5000kN液壓式千斤頂，液壓式千斤頂8與裝有高精度液壓表的高壓電動油泵連接；試驗柱4與其上端的固定橫梁I之間設置平板鉸2和壓力分布板3，試驗柱4與其下端的剛性橫梁6之間設置壓力分布板3和球鉸5，壓力分布板3均與柱端接觸。該試驗裝置還包括用於保護試驗柱的安全鋼繩11。
[0029]本實用新型的試驗裝置在製作時，全面考慮到大噸位長柱試驗機具有加載和測試方便且精度高的特點，但長時間穩壓效果差，機器本身磨耗大，長時間持荷加壓會減低機器的壽命；油壓千近頂加載範圍大，不需要像機械千斤頂那樣需要人工搖壓，但長時間內的穩壓效果差，有滲油漏油現象；單臺機械千斤頂由於大多靠人工操作，最大加載噸位偏小，滿足不了足尺柱的量程要求，但長時間內的穩壓效果極好。在綜合考慮加載設備各自的優缺點後，並考慮安全因素和操作的方便性和可控性後，研發出了如圖1所示的本實用新型的軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置，該裝置各部分工作協調，能很好的滿足量程範圍、穩壓效果、測量精度、安全性、可控性、易操作性等各方面的要求。通過該裝置，可完成軸心受壓的模型柱的科學試驗和工程實際柱構件試驗檢測，為研究和分析提供大量寶貴可靠的測試數據。
[0030]本實用新型的試驗裝置在進行軸心受壓柱非卸載加固試驗時，通過柱下端的球鉸與壓力分布板以及柱上端的平板鉸與壓力分布板施加給柱的豎向受壓荷載，這個豎向荷載沿壓力分布板以面荷載形式分布，是一個沿柱截面均勻分布的軸心受壓荷載。
[0031]試驗方法:根據《建築結構試驗規程》的有關規定，在精準的長柱油壓試驗機上對本試驗裝置的液壓式千斤頂及與之配套使用高壓電動油泵進行標定，對置於兩臺螺旋式機械千斤頂上的力傳感器及與之配套使用的應變儀進行標定；依次將3臺千斤頂、移動式剛性橫梁、柱上端平板鉸、柱下端球鉸、壓力分布板及試驗柱按圖1位置就位，上好安全鋼繩，並進行各部分的幾何對中。在各部分就位、對中、校準等準備工作完成後，應檢查安全鋼繩是否處於非受力狀態。通過觀察與兩力傳感器相連的應變儀上的應變變化，指揮兩操作員同時搖壓兩螺旋式千斤頂，使其對稱均勻地頂推移動式橫梁，從而對柱施加軸向荷載，當荷載值達到「第一階段受荷」的設計荷載值(對應的應力水平指標為β)時，停止搖壓。在第一階段荷載值作用下的初期，鋼筋混凝土柱將發生彈性壓縮變形使柱實際壓應力比會逐步低於β。故應在第I周內應觀察應變儀上應變的變化，必要時適當作補壓操作，當應變值不再下降或僅有幾個微應變的變化，則說明已基本達到穩壓水平。這一過程正是利用了機械千斤頂穩壓效果好的特點。「第一階段受荷」對應的荷載值一般不會超過加固柱的極限破壞荷載的60%，儘管人工操作的機械千斤頂具有額定噸位相對較小的特點，但裝置中並列使用兩臺IOOOkN螺旋式機械千斤頂便可滿足要求。對已穩定承受大小為Ntl的軸向荷載作用且完成了加固施工預處理了的試驗柱進行加固施工，並養護或固結到相應的齡期。經過相應齡期的養護或固結，加固層本身的強度及其與原柱結合面的粘結強度達到設計要求後，開始啟用高壓油泵和位於移動式剛性橫梁下部的5000kN油壓千斤頂，並通過觀察液壓表讀數對其加載速度及荷載等級進行操控，即實現和完成對加固柱的「第二階段受荷」試驗過程，直至試驗柱達到最大承載力後破壞。在「第二階段受荷」過程中，兩機械式千斤頂逐漸退出工作，油壓千斤頂逐步承受越來越大乃至全部的受壓荷載(故各級荷載下的柱軸力應為三臺千斤頂施加的軸向荷載之和)。加固柱達到最大承載力後，油壓表指針開始回退，荷載值回退到最大承載力的80%後，停止試驗，關閉液壓設備並回油，試驗結束。由於加固柱大多發生的是預兆明顯的延性破壞，所以油壓表指針回退緩慢，由於還有安全鋼繩的防護，安全性得到了很好的保障。
[0032]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置，包括反力剛架，可上下移動的移動式剛性橫梁(6)，載荷施加裝置，兩個力傳感器(7)和與兩力傳感器相連的應變儀，反力剛架由兩個立柱(10)和固定橫梁(I)組成，待測的試驗柱安裝於固定橫梁(I)與移動式剛性橫梁(6)之間，其特徵在於:所述移動式剛性橫梁(6)設置於兩立柱(10)之間；所述載荷施加裝置包括兩個螺旋式千斤頂(9)和一個液壓式千斤頂(8)，液壓式千斤頂(8)設置於兩個螺旋式千斤頂(9)之間；試驗柱(4)與其上端的固定橫梁(I)之間設置平板鉸(2)和壓力分布板(3)，試驗柱(4)與其下端的移動式剛性橫梁(6)之間設置壓力分布板(3)和球鉸(5)，壓力分布板(3)均與柱端接觸。
2.根據權利要求1所述的軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置，其特徵在於:所述移動式剛性橫梁(6)為鋼結構箱型截面梁，移動式剛性橫梁(6)的長寬比為4，移動式剛性橫梁(6)內設置有密集型加勁肋板，移動式剛性橫梁(6)兩端各設置四個小輪；所述立柱(10)的內側面設置可使小輪自由上下滾動的槽道。
3.根據權利要求1所述的軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置，其特徵在於:所述螺旋式千斤頂(9)為額定噸位為IOOOkN螺旋式機械千斤頂。
4.根據權利要求1所述的軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置，其特徵在於:所述液壓式千斤頂(8)為額定噸位為5000kN液壓式千斤頂，液壓式千斤頂(8)與裝有高精度液壓表的高壓電動油泵連接。
5.根據權利要求1所述的軸心受壓柱非卸載加固試驗裝置，其特徵在於:所述試驗裝置還包括用於保護試驗柱的安全鋼繩(11)。
【文檔編號】G01N3/12GK203732370SQ201320659460
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年10月24日 優先權日:2013年10月24日
【發明者】蔣隆敏, 施棉軍 申請人:湖南工業大學