專利名稱：混凝土構(gòu)件受彎試驗加載方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對混凝土構(gòu)件施加彎矩的試驗加載方法，該試驗加載裝置為一種自平衡裝置，尤其適用于混凝土受彎構(gòu)件長期荷載試驗以及混凝土構(gòu)件在浸泡條件下的加載試驗。
背景技術(shù)：
在研究混凝土構(gòu)件在彎矩(或偏心荷載)作用下的力學(xué)性能的試驗中，要求在構(gòu)件正截面產(chǎn)生拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，通常采用的加載方法有重物加載法、液壓加載法或機(jī)械機(jī)具加載法。重物加載法是利用加載物體本身的重量作為試驗荷載直接施加在構(gòu)件上，使其正截面上產(chǎn)生彎矩；液壓加載法是利用液壓加載器實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)同步加載可以在構(gòu)件中構(gòu)造純彎區(qū)段；機(jī)械機(jī)具加載法可以利用彈簧或螺旋千斤頂施加荷載。以上方法是受彎構(gòu)件試驗常規(guī)的加載方法。在研究浸泡條件下混凝土構(gòu)件長期受彎的力學(xué)性能試驗中，要求構(gòu)件在承受長期彎矩作用的同時浸泡在水或腐蝕性溶液中。由于受浸泡條件、長期加載及構(gòu)件的大小等的限制，以上常規(guī)的加載方法便不再適用或?qū)崿F(xiàn)困難。重物加載法雖可實(shí)現(xiàn)長期加載，但構(gòu)件表面堆載不能實(shí)現(xiàn)同時浸泡；液壓加載荷載值不穩(wěn)定不宜用于長期荷載試驗；機(jī)械機(jī)具加載雖可保持荷載值穩(wěn)定但如同液壓加載法需設(shè)置構(gòu)件支承及試驗荷載反力裝置，這一要求在構(gòu)件長期浸泡條件下難以同時滿足。并且，由于素混凝土的抗拉能力有限，必須嚴(yán)格控制荷載的大小，所以常規(guī)的加載方法對于素混凝土構(gòu)件也不適宜采用。國內(nèi)有些學(xué)者在研究鹽腐蝕條件下混凝土的力學(xué)性能，采用的是將梁浸泡在鹽溶液中，在試驗梁上設(shè)置分配梁， 通過對分配梁施加荷載達(dá)到構(gòu)件中產(chǎn)生彎矩的效果。這樣的試驗方法需要澆筑一批與構(gòu)件大小相匹配的分配梁，試驗工作量大大增加，且在試驗結(jié)束后也很難繼續(xù)利用。所以需要一種既能保證構(gòu)件充分浸泡在溶液中，還能保證構(gòu)件長期承受穩(wěn)定的荷載、便于檢測和調(diào)控， 盡量減小實(shí)驗量，能重復(fù)采用的加載方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的制作簡單、操作便捷、構(gòu)件表面不附著加載設(shè)備的混凝土受彎構(gòu)件承受長期試驗荷載的加載方法。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的混凝土構(gòu)件受彎試驗加載方法，其特征包括以下步驟(1)澆筑混凝土構(gòu)件，在混凝土構(gòu)件的兩端設(shè)置牛腿，在牛腿部位預(yù)留圓形的孔道，兩個圓形的孔道的孔心在同一軸線上，澆筑時在兩圓形的孔道的外端預(yù)埋鋼板；(2)將澆筑的混凝土構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)條件(依據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》)下養(yǎng)護(hù)觀天，測試混凝土強(qiáng)度，根據(jù)測得的混凝土強(qiáng)度，按試驗要求計算試驗荷載的大?。?3)將兩根兩端帶有螺紋的螺絲端桿分別穿過混凝土構(gòu)件兩端牛腿中預(yù)留的圓形的孔道，兩根螺絲端桿之間通過振弦式鋼筋應(yīng)力計連接起來，兩根螺絲端桿的另一端旋套螺母，在螺母與鋼板之間設(shè)置墊板；(4)將鋼筋應(yīng)力計與XP02型振弦頻率儀連接，測得鋼筋應(yīng)力計的初始頻率值f0， 根據(jù)制定出的所需荷載大小，計算與試驗設(shè)計的張拉應(yīng)力δ所對應(yīng)的振弦子振頻率fn ；(5)用扳手慢慢擰緊螺母施加荷載，當(dāng)XP02型振弦頻率儀上的數(shù)值達(dá)到振弦子振頻率fn，即完成加載。所述的混凝土是普通混凝土或改性混凝土。所述的混凝土是素混凝土或鋼筋混凝土。所述的混凝土構(gòu)件浸泡在腐蝕性溶液中時，螺絲端桿及鋼筋應(yīng)力計上設(shè)有包裹密封的薄膜。所述的鋼筋應(yīng)力計為振弦式鋼筋應(yīng)力計。本發(fā)明試驗加載方法的力學(xué)原理和措施是1、對構(gòu)件(混凝土構(gòu)件)施加偏心荷載，通過控制作用力以及偏心距的大小可以實(shí)現(xiàn)對構(gòu)件施加設(shè)計彎矩值。2、為了實(shí)現(xiàn)施加彎矩或偏心荷載，在構(gòu)件(包括素混凝土、鋼筋混凝土構(gòu)件)兩端設(shè)置牛腿，在澆筑構(gòu)件時兩端的牛腿中均預(yù)留圓形的孔道，并保證兩端的孔道在同一線上， 兩孔道的連線與構(gòu)件的中心線平行，兩孔道的連線與構(gòu)件的中心線之間的距離(圓形的孔道的高度)，由作用力的偏心距大小確定，同時在孔道兩端預(yù)埋鋼板。3、將兩根兩端帶有螺紋的螺絲端桿分別穿過混凝土構(gòu)件兩端牛腿中預(yù)留的孔道， 并通過鋼筋應(yīng)力計連接起來，螺絲端桿的另一端則套以螺母及墊板。使用時，用扳手?jǐn)Q緊螺母，則螺絲端桿拉緊，其平衡力由螺母傳至混凝土構(gòu)件兩端，實(shí)現(xiàn)加載。4、荷載大小的控制，構(gòu)件中所選用的鋼筋應(yīng)力計為振弦式鋼筋應(yīng)力傳感器，其工作原理是基于其內(nèi)部敏感元件的固有頻率與張拉力的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)其固有頻率的變化來反映外界作用力的大小。因此，試驗中采用XP02型振弦頻率儀實(shí)時控制螺絲端桿中的拉力，即在混凝土構(gòu)件兩端施加的偏心力。本發(fā)明的有益效果是(1)這種加載方法受力可靠，加載裝置構(gòu)造簡單、操作方便，滑移量小、能保證荷載值穩(wěn)定，尤其可以滿足長期加載的要求，且可以多次使用。(2)可以嚴(yán)格實(shí)時控制荷載值的大小，即使對承載力較小的素混凝土構(gòu)件也能成功加載。(3)該套加載裝置為自平衡系統(tǒng)，無需加載反力裝置，同時可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的試驗區(qū)段在浸泡條件下的加載要求。


圖1是本發(fā)明的混凝土構(gòu)件受彎試驗加載示意圖；圖2是本發(fā)明的混凝土構(gòu)件在浸泡條件下的受彎試驗加載示意圖。圖中1牛腿、2孔道、3混凝土構(gòu)件、4鋼筋應(yīng)力計、5螺絲端桿、6螺母、7溶液、8水箱、9墊塊。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
4
如圖1所示，澆筑素混凝土(或鋼筋混凝土)構(gòu)件3，混凝土構(gòu)件長800mm，寬 100mm,高100mm。在混凝土構(gòu)件的兩端設(shè)置牛腿1，牛腿高150mm，牛腿底部長200mm，牛腿上端部長100mm，牛腿與混凝土構(gòu)件同時澆筑成一體，在牛腿部位距離上端部70mm處，預(yù)留圓形的孔道2 (孔道直徑30mm，以能穿過螺絲端桿為宜)，兩個圓形的孔道的孔心在同一軸線上，并在孔道外側(cè)埋置帶孔洞的鋼板?；炷翗?gòu)件澆筑后按照現(xiàn)有的混凝土養(yǎng)護(hù)條件和方法(依據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》)養(yǎng)護(hù)觀天，測得混凝土的強(qiáng)度，并換算出混凝土構(gòu)件的開裂荷載。將兩根螺絲端桿5穿入混凝土構(gòu)件兩端牛腿上的圓形的孔道2，兩根螺絲端桿5通過鋼筋應(yīng)力計4連接起來，兩根螺絲端桿的另一端旋套螺母 6，在螺母與鋼板之間設(shè)置墊板。將鋼筋應(yīng)力計與XP02型振弦頻率儀連接，測得傳感器的初始頻率值fo，根據(jù)張拉應(yīng)力S是振弦子振頻率f的單值函數(shù)S =1((42-&2)，由試驗要求的張拉應(yīng)力δ的大小計算出fn。用扳手?jǐn)Q緊螺母不斷施加荷載，直到頻率儀上的數(shù)值達(dá)到計算值fn，即完成加載。所述混凝土為普通混凝土或改性混凝土。實(shí)施例2如圖2所示，如圖1所示，澆筑素混凝土(或鋼筋混凝土)構(gòu)件3，混凝土構(gòu)件長 800mm,寬100mm，高100mm。在混凝土構(gòu)件的兩端設(shè)置牛腿1，牛腿高150mm，牛腿底部長 200mm，牛腿上端部長100mm，牛腿與混凝土構(gòu)件同時澆筑成一體，在牛腿部位距離上端部 70mm處，預(yù)留圓形的孔道2 (孔道直徑30mm，以能穿過螺絲端桿為宜)，兩個圓形的孔道的孔心在同一軸線上，并在孔道外側(cè)埋置帶孔洞的鋼板?；炷翗?gòu)件澆筑后按照現(xiàn)有的混凝土養(yǎng)護(hù)條件和方法(依據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》)養(yǎng)護(hù)觀天，測得混凝土的強(qiáng)度，并換算出混凝土構(gòu)件的開裂荷載。將兩根螺絲端桿5穿入混凝土構(gòu)件兩端牛腿上的圓形的孔道2，兩根螺絲端桿5通過鋼筋應(yīng)力計4連接起來，兩根螺絲端桿的另一端旋套螺母6，在螺母與鋼板之間設(shè)置墊板。設(shè)置水箱8，在設(shè)置水箱內(nèi)底部放置墊塊9和溶液7，將混凝土構(gòu)件擱置在兩個墊塊9上，混凝土構(gòu)件淹沒在溶液內(nèi)，混凝土構(gòu)件兩端牛腿上的圓形的孔道2及兩根螺絲端桿 5、鋼筋應(yīng)力計高出溶液面。將鋼筋應(yīng)力計與XP02型振弦頻率儀連接，測得傳感器的初始頻率值fo，根據(jù)張拉應(yīng)力S是振弦子振頻率f的單值函數(shù)S =1((42-&2)，由試驗要求的張拉應(yīng)力δ的大小計算出fn。用扳手?jǐn)Q緊螺母不斷施加荷載，直到頻率儀上的數(shù)值達(dá)到計算值fn，即完成加載。所述混凝土為普通混凝土或改性混凝土。
權(quán)利要求
1.混凝土構(gòu)件受彎試驗加載方法，其特征包括以下步驟(1)澆筑混凝土構(gòu)件，在混凝土構(gòu)件的兩端設(shè)置牛腿，在牛腿部位預(yù)留圓形的孔道，兩個圓形的孔道的孔心在同一軸線上，澆筑時在兩圓形的孔道的外端預(yù)埋鋼板；(2)將澆筑的混凝土構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)觀天，測試混凝土強(qiáng)度，根據(jù)試驗要求計算試驗荷載的大?。?3)將兩根兩端帶有螺紋的螺絲端桿分別穿過混凝土構(gòu)件兩端牛腿中預(yù)留的圓形的孔道，兩根螺絲端桿之間通過振弦式鋼筋應(yīng)力計連接起來，兩根螺絲端桿的另一端旋套螺母， 在螺母與鋼板之間設(shè)置墊板；(4)將鋼筋應(yīng)力計與XP02型振弦頻率儀連接，測得鋼筋應(yīng)力計的初始頻率值fQ，根據(jù)預(yù)先計算的試驗荷載大小，計算與試驗設(shè)計的張拉應(yīng)力δ所對應(yīng)的振弦子振頻率fn ；(5)用扳手慢慢擰緊螺母施加荷載，當(dāng)XP02型振弦頻率儀上的數(shù)值達(dá)到振弦子振頻率 fn，即完成加載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土構(gòu)件受彎試驗加載方法，其特征是所述的混凝土為普通混凝土或改性混凝土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土構(gòu)件受彎試驗加載方法，其特征是所述的混凝土為素混凝土或鋼筋混凝土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土構(gòu)件受彎試驗加載方法，其特征是所述的混凝土構(gòu)件浸泡在腐蝕性溶液中時，螺絲端桿及鋼筋應(yīng)力計上設(shè)有包裹密封的薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土構(gòu)件受彎試驗加載方法，其特征是所述的鋼筋應(yīng)力計為振弦式鋼筋應(yīng)力計。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土構(gòu)件受彎試驗加載方法，其特征是所述的混凝土構(gòu)件長 800_，寬 100mm，高 100mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土構(gòu)件受彎試驗加載方法，其特征是所述的牛腿高 150mm,牛腿底部長200mm，牛腿上端部長100mm，牛腿與混凝土構(gòu)件澆筑成一體，所述圓形的孔道在牛腿部位距離上端部70mm處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土構(gòu)件受彎試驗加載方法，其特征是所述的澆筑的混凝土構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，是指澆筑的混凝土構(gòu)件依據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》，在溫度為20士3°C、相對濕度為90%以上的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)。
全文摘要
混凝土構(gòu)件受彎試驗加載方法，包括(1)澆筑混凝土構(gòu)件，在混凝土構(gòu)件的兩端設(shè)置牛腿及孔道；(2)澆筑混凝土構(gòu)件養(yǎng)護(hù)28天，測試強(qiáng)度，制定出荷載大?。?3)將兩根兩端帶有螺紋的螺絲端桿穿過牛腿中預(yù)留的圓形的孔道，中間通過鋼筋應(yīng)力計連接起來，兩端旋套螺母；(4)將鋼筋應(yīng)力計與XP02型振弦頻率儀連接，測得鋼筋應(yīng)力計的初始頻率值f0，計算與試驗設(shè)計的張拉應(yīng)力δ所對應(yīng)的振弦子振頻率fn；(5)用扳手?jǐn)Q緊螺母施加荷載，至XP02型振弦頻率儀上的數(shù)值達(dá)到振弦子振頻率fn。本發(fā)明的加載受力可靠，裝置簡單、操作方便，滑移量小、荷載值穩(wěn)定，適用于混凝土受彎構(gòu)件長期荷載試驗尤其是在浸泡條件下的加載試驗。
文檔編號G01N3/20GK102169068SQ20101062318
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者李琮琦, 楊鼎宜, 駱靜靜 申請人:揚(yáng)州大學(xué)