專利名稱：混凝土平面復(fù)雜受力試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土受力試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
實(shí)際的混凝土結(jié)構(gòu)，如鋼筋混凝土梁的剪壓區(qū)、屋架和框架梁、柱的 節(jié)點(diǎn)區(qū)，后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋的錨固區(qū)，管柱、牛腿、深梁、墻板和薄壁等構(gòu) 件，以及水壩、原子能反應(yīng)堆的高壓容器等均處于雙向和三向復(fù)雜受力狀態(tài)。 但是， 一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范給出的混凝土強(qiáng)度，.多系單向受力狀態(tài) 下的混凝土強(qiáng)度，而復(fù)雜受力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度、變形和彈性模量均與單 向受力狀態(tài)下的不同，破壞機(jī)理也不盡相同。因而進(jìn)行復(fù)雜受力情況下混凝 土多軸加載設(shè)備研制就顯得尤為重要。
自從1900年德國的A.F叩pl采用比較簡單的交叉加載架進(jìn)行了二軸砂漿 強(qiáng)度的試驗(yàn)開始，混凝土復(fù)雜受力試驗(yàn)引起了學(xué)者們的關(guān)注。特別是20世紀(jì) 60年代以后，各國學(xué)者先后研制了各種不同的多軸試驗(yàn)加載設(shè)備，但由于混 凝土是一種非彈性材料，其彈性模量和泊松比均在試驗(yàn)中發(fā)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(chǎn)生摩擦，這種摩擦 力使混凝土試件端部的受力情況變得復(fù)雜，致使試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況有較大 的出入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有多軸試驗(yàn)加載設(shè)備作混凝土加載試驗(yàn)時(shí)，由 于混凝土是一種非彈性材料，其彈性模量和泊松比均在試驗(yàn)中發(fā)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(chǎn)生摩擦，這種 摩擦力使混凝土試件端部的受力情況變得復(fù)雜，致使試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況有 較大出入的問題，提供一種混凝土平面復(fù)雜受力試驗(yàn)裝置。本發(fā)明由第一定 滑輪、第二定滑輪、鋼絲繩、配重物、四根螺桿、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(gè)承壓板和第二鋼板組成，反力架的兩側(cè)下端固定在地面上，第二豎向加載器固 定在反力架內(nèi)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(cè)，第一豎向加載器和第二豎向加載器的自由端上下相對(duì)設(shè)置且軸線 相同，第一鋼板和第二鋼板相互平行設(shè)置，第一鋼板和第二鋼板之間設(shè)有四 根螺桿組成一矩形框架，此框架設(shè)置在反力架內(nèi)側(cè)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(nèi)側(cè)面上，第一水 平加載器和第二水平加載器的自由端相對(duì)設(shè)置且軸線相同，第一定滑輪設(shè)置 在反力架的上部，第二定滑輪設(shè)置在反力架上部的外側(cè)，鋼絲繩的一端與第 一鋼板和第二鋼板上側(cè)的螺桿相連接，鋼絲繩的另一端經(jīng)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(shè)有一個(gè)承 壓板。
本發(fā)明具有以下積極效果 一、可完成混凝土平面復(fù)雜受力試驗(yàn)，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(yīng)力試驗(yàn)。二、 兩個(gè)相互垂直加載方向通過控制系統(tǒng)由液壓伺服控制，能自動(dòng)調(diào)整加載速度 和雙向不同的加載組合。三、可用于荷載控制加載試驗(yàn)，也可用于變形控制 加載試驗(yàn)。四、可進(jìn)行多種試件尺寸平面應(yīng)力等變形及強(qiáng)度試驗(yàn)。五、每個(gè) 加載方向上都設(shè)置了承壓板，可消除由于試件加壓面間輕微的不平行等造成 試件內(nèi)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(yàn)效率。七、數(shù)據(jù)采集全部由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，試驗(yàn)精度和效率都較高。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖，圖6是承壓板13的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的附圖標(biāo)記21是 鋼筋。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一(參見圖1和圖2)本實(shí)施方式由第一定滑輪l、第二 定滑輪2、鋼絲繩3、配重物4、四根螺桿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(gè)承壓板13和第二鋼板15組成，反力架10的兩側(cè)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(nèi)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(cè)，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(duì)設(shè)置且軸線相同，第一鋼板8和第二鋼板15相互 平行設(shè)置，第一鋼板8和第二鋼板15之間設(shè)有四根螺桿6組成一矩形框架， 此框架設(shè)置在反力架10內(nèi)側(cè)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(nèi)側(cè)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(duì)設(shè)置且軸線相同，第一定滑輪l設(shè)置在反 力架10的上部，第二定滑輪2設(shè)置在反力架10上部的外側(cè)，鋼絲繩3的一 端與第一鋼板8和第二鋼板15上側(cè)的螺桿6相連接，鋼絲繩3的另一端經(jīng)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ll的自由端上均設(shè)有一個(gè)承壓板13。
具體實(shí)施方式
二(參見圖1)本實(shí)施方式第一定滑輪1的外側(cè)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(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三(參見圖6)本實(shí)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(cè)上設(shè)有凸形球冠16，墊板18上設(shè)有與凸 形球冠16相配合的凹面20，基板17與墊板18相對(duì)應(yīng)設(shè)置，墊板18與套筒 19相連接?；炷猎嚰娩撃仓尚?，但混凝土試件的四個(gè)加載面有時(shí)并 不能絕對(duì)保證兩兩垂直，加載時(shí)也不可能保證承壓板絕對(duì)平移，故將混凝土 受壓試驗(yàn)的承壓板設(shè)計(jì)成球形鉸支座，以適應(yīng)兩垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。與試件5 相對(duì)一側(cè)的基板17上設(shè)有凸形球冠16，凸形球冠16的截面半徑為70 80mm, 凸形球冠16的球面曲率半徑為190~210mm，同時(shí)有一具有相同球冠的凹面 的墊板18用套筒19固定于第一水平加載器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(shí)可以使球冠的球心與 試件中心重合，并能做微小轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)必要的偏轉(zhuǎn)。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
使用上述實(shí)施方式所述裝置的操作過程 一、對(duì)于受壓試件5，首先要 涂貼塑料三層薄膜，各層間涂硫化鉬膏。對(duì)于受拉試件5,要用建筑膠粘結(jié)
加載塊與試件5表面。將處理后的試件5安裝在加載頭上，并通過調(diào)位螺桿 調(diào)準(zhǔn)試件的位置。二、開動(dòng)加載器，施加初始?jí)毫Γ?一般為2 5KN即可，并 檢査各部分運(yùn)行是否正常，試件5的位置是否正確。三、卸掉初始?jí)毫螅?開動(dòng)計(jì)算機(jī)，對(duì)位移計(jì)調(diào)零，并記錄初值。四、進(jìn)入正常加載狀態(tài)；每級(jí)加 載后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄荷載及應(yīng)變值。五、當(dāng)發(fā)現(xiàn)荷載顯示器顯示的荷載值 有下降的趨勢(shì)時(shí)，通過計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)立即連續(xù)采集狀態(tài)，以便采 集應(yīng)力-應(yīng)變曲線的下降段，直至荷載降為零。六、計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)后，繪制 出相應(yīng)的荷載-位移曲線圖和應(yīng)力-應(yīng)變圖。配重物4的質(zhì)量等于水平方向的 第一水平加載器7、第二水平加載器ll、螺桿6、第一鋼板8和第二鋼板15 的質(zhì)量。加載時(shí)，水平方向加載器可以自由上下移動(dòng)，使試件均勻受力。由 于各方向的加載器互相獨(dú)立，且正交，從而避免機(jī)械限制在試件中產(chǎn)生的強(qiáng) 制應(yīng)力。
(見圖3 圖5)制作試件的模板其長X寬尺寸為300mmX300mm，厚度 可根據(jù)具體試驗(yàn)來確定。模板可以制作雙向受壓、雙向受拉、 一向受壓一向 受拉、剪壓和剪拉五種試驗(yàn)的試件，當(dāng)制作剪壓和剪拉試件時(shí)，只需將模板 剩余部分用其他物體填充即可。
權(quán)利要求
1、一種混凝土平面復(fù)雜受力試驗(yàn)裝置，它由第一定滑輪(1)、第二定滑輪(2)、鋼絲繩(3)、配重物(4)、四根螺桿(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(gè)承壓板(13)和第二鋼板(15)組成，其特征在于反力架(10)的兩側(cè)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(nèi)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(cè)，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(duì)設(shè)置且軸線相同，第一鋼板(8)和第二鋼板(15)相互平行設(shè)置，第一鋼板(8)和第二鋼板(15)之間設(shè)有四根螺桿(6)組成一矩形框架，此框架設(shè)置在反力架(10)內(nèi)側(cè)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(nèi)側(cè)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(duì)設(shè)置且軸線相同，第一定滑輪(1)設(shè)置在反力架(10)的上部，第二定滑輪(2)設(shè)置在反力架(10)上部的外側(cè)，鋼絲繩(3)的一端與第一鋼板(8)和第二鋼板(15)上側(cè)的螺桿(6)相連接，鋼絲繩(3)的另一端經(jīng)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(shè)有一個(gè)承壓板(13)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求.l所述的混凝土平面復(fù)雜受力試驗(yàn)裝置，其特征在于-第一定滑輪(1)的外側(cè)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(jù)權(quán)利要求2所述的混凝土平面復(fù)雜受力試驗(yàn)裝置，其特征在于 承壓板(13)由基板(17)、墊板(18)和套筒(19)組成，基板(17)的一 側(cè)上設(shè)有凸形球冠(16)，墊板(18)上設(shè)有與凸形球冠(16)相配合的凹面(20)，基板(17)與墊板(18)相對(duì)應(yīng)設(shè)置，墊板(18)與套筒(19)相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混凝土平面復(fù)雜受力試驗(yàn)裝置，其特征在于:凸形球冠(16)的截面半徑為70~80mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的混凝土平面復(fù)雜受力試驗(yàn)裝置，其特征在于: 凸形球冠(16)的球面曲率半徑為190~210mm。
全文摘要
混凝土平面復(fù)雜受力試驗(yàn)裝置，它涉及一種混凝土受力試驗(yàn)裝置。本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有多軸試驗(yàn)加載設(shè)備作混凝土加載試驗(yàn)時(shí)，混凝土橫向變形受到限制而產(chǎn)生摩擦，致使試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況有較大出入的問題。本發(fā)明第二豎向加載器固定在反力架內(nèi)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(cè)，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(nèi)側(cè)面上。本發(fā)明可完成混凝土平面復(fù)雜受力試驗(yàn)，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(yīng)力試驗(yàn)。兩個(gè)相互垂直加載方向通過控制系統(tǒng)由液壓伺服控制，能自動(dòng)調(diào)整加載速度和雙向不同的加載組合?？捎糜诤奢d控制加載試驗(yàn)，也可用于變形控制加載試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101408489SQ200810137598
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者呂俊利, 張大山, 楊志年, 勇 王, 董毓利 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)