軸心受壓柱非卸載加固試驗(yàn)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種軸心受壓柱非卸載加固試驗(yàn)裝置，包括反力剛架，可上下移動(dòng)的移動(dòng)式剛性橫梁，載荷施加裝置，兩個(gè)力傳感器和與兩力傳感器相連的應(yīng)變儀，反力剛架由兩個(gè)剛架立柱和固定橫梁組成，待測(cè)的試驗(yàn)柱安裝于固定橫梁與移動(dòng)式剛性橫梁之間，所述移動(dòng)式剛性橫梁設(shè)置于兩立柱之間；所述載荷施加裝置包括兩個(gè)螺旋式千斤頂和一個(gè)液壓式千斤頂，液壓式千斤頂設(shè)置于兩個(gè)螺旋式千斤頂之間；試驗(yàn)柱與其上端的固定橫梁之間設(shè)置平板鉸和壓力分布板，試驗(yàn)柱與其下端的剛性橫梁之間設(shè)置壓力分布板和球鉸，壓力分布板均與柱端接觸。本發(fā)明的試驗(yàn)裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，且高載荷下穩(wěn)壓效果好，無(wú)機(jī)器損耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】軸心受壓柱非卸載加固試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于試驗(yàn)裝置，具體涉及一種軸心受壓柱非卸載加固試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]正在投入使用的受壓構(gòu)件，若需要加固，應(yīng)先進(jìn)行卸載才能使加固層的作用得到充分發(fā)揮，但實(shí)際工程中很難做到這一點(diǎn)，只能做到部分卸載或根本就不卸載，即原構(gòu)件在加固前已承受了荷載作用，稱為第一階段受荷，在加固后，只有當(dāng)外荷載繼續(xù)增加，稱為第二階段受荷，構(gòu)件的變形也繼續(xù)增大，加固層才會(huì)協(xié)助原構(gòu)件承擔(dān)新增外荷載的作用，這使得原構(gòu)件的應(yīng)力和應(yīng)變都超前于加固層。
[0003]目前，受壓構(gòu)件非卸載加固的試驗(yàn)通常是在液壓長(zhǎng)柱試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，即當(dāng)柱穩(wěn)壓在“第一階段受荷”的情況下在試驗(yàn)機(jī)上對(duì)柱制作加固層，養(yǎng)護(hù)或固結(jié)到相應(yīng)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(jiàn)的，包括因加固層養(yǎng)護(hù)期長(zhǎng)而導(dǎo)致占用機(jī)時(shí)太多，長(zhǎng)時(shí)間過(guò)熱對(duì)試驗(yàn)機(jī)損耗大，液壓機(jī)高載荷下穩(wěn)壓效果差而導(dǎo)致“第一階段受荷”對(duì)應(yīng)的應(yīng)力水平指標(biāo)β失真變小(定義β =NtlZU Ntl為“第一階段受荷”穩(wěn)定后的實(shí)際荷載值，N為原柱的極限破壞荷載)，或者為了維持應(yīng)力水平指標(biāo)β所作的多次補(bǔ)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(jié)作用完全消失，此夕卜，在長(zhǎng)柱試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)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(yàn)研究作為受壓構(gòu)件非卸載加固的試驗(yàn)的重要方面，進(jìn)行符合工程實(shí)際情況的大比例軸心受壓柱非卸載加固的試驗(yàn)研究具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的穩(wěn)壓效果差，機(jī)器損耗大，以及使用不便的問(wèn)題，提供一種軸心受壓柱非卸載加固試驗(yàn)裝置，該裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，且高載荷下穩(wěn)壓效果好，無(wú)機(jī)器損耗。
[0005]通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外大量的文獻(xiàn)閱讀與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于模擬足尺加固柱“兩階段受荷”的試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法問(wèn)題未能得到較好解決，使得近年來(lái)國(guó)內(nèi)外采用各種方法加固鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的試驗(yàn)研究中，都是進(jìn)行的不符合工程實(shí)際情況的一次受荷加固研究，即實(shí)驗(yàn)柱原柱在沒(méi)有承載的情況下完成加固層的制作，然后將其置于壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行破壞試驗(yàn)。至于固層應(yīng)變與應(yīng)力比原柱滯后的這一工程實(shí)際問(wèn)題，則統(tǒng)一采用一折減系數(shù)予以考慮，但其實(shí)際情況往往會(huì)因“第一階段受荷”下的應(yīng)力水平指標(biāo)β的不同、柱構(gòu)件類(lèi)型的不同、加固層材料種類(lèi)等的不同而變化?？梢?jiàn)這種折減系數(shù)法帶有很大的粗略性，自然導(dǎo)致了加固設(shè)計(jì)的不真實(shí)性和不可靠性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用的技術(shù)方案如下:
[0007]軸心受壓柱非卸載加固試驗(yàn)裝置，包括反力剛架，可上下移動(dòng)的移動(dòng)式剛性橫梁，載荷施加裝置，兩個(gè)力傳感器和與兩力傳感器相連的應(yīng)變儀，反力剛架由兩個(gè)剛架立柱和固定橫梁組成，待測(cè)的試驗(yàn)柱安裝于固定橫梁與移動(dòng)式剛性橫梁之間，其特殊之處在于:所述移動(dòng)式剛性橫梁設(shè)置于兩立柱之間；所述載荷施加裝置包括兩個(gè)螺旋式千斤頂和一個(gè)液壓式千斤頂，液壓式千斤頂設(shè)置于兩個(gè)螺旋式千斤頂之間；試驗(yàn)柱與其上端的固定橫梁之間設(shè)置平板鉸和壓力分布板，試驗(yàn)柱與其下端的移動(dòng)式剛性橫梁之間設(shè)置壓力分布板和球鉸，壓力分布板均與柱端接觸。
[0008]進(jìn)一步，所述移動(dòng)式剛性橫梁為鋼結(jié)構(gòu)箱型截面梁，移動(dòng)式剛性橫梁的長(zhǎng)寬比為4，移動(dòng)式剛性橫梁內(nèi)設(shè)置有密集型加勁肋板，移動(dòng)式剛性橫梁兩端各設(shè)置四個(gè)小輪；所述剛架立柱的內(nèi)側(cè)面設(shè)置可使小輪自由上下滾動(dòng)的槽道。
[0009]進(jìn)一步，所述螺旋式千斤頂為額定噸位為IOOOkN螺旋式機(jī)械千斤頂。
[0010]進(jìn)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(dòng)油泵連接。
[0011]進(jìn)一步，所述試驗(yàn)裝置還包括用于保護(hù)試驗(yàn)柱的安全鋼繩。
[0012]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0013]1.該試驗(yàn)裝置其施荷能力及量測(cè)范圍能滿足與工程實(shí)際情況一致的足尺試驗(yàn)柱加固后最大承壓能力的測(cè)試要求。
[0014]2.該試驗(yàn)裝置的加載穩(wěn)壓效果能滿足在持荷期間使新制做的未直接受壓的且牢固粘結(jié)在原柱表面加固層一直處于O應(yīng)力狀態(tài)。
[0015]3.該試驗(yàn)裝置在各時(shí)刻及在各荷載等級(jí)下，能精確測(cè)定其構(gòu)件實(shí)際受荷大小與變形值，滿足測(cè)量精度要求。
[0016]4.該試驗(yàn)裝置滿足安全性要求。
[0017]5.該試驗(yàn)裝置可控性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，無(wú)機(jī)器損耗。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]其中，1-固定橫梁、2-平板鉸、3-壓力分布板、4-試驗(yàn)柱、5-球鉸、6-移動(dòng)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(shí)施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]圖1示出了本發(fā)明提供的軸心受壓柱非卸載加固試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)。為了便于說(shuō)明，僅僅不出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。
[0022]本發(fā)明的軸心受壓柱非卸載加固試驗(yàn)裝置，包括:反力剛架，可上下移動(dòng)的移動(dòng)式剛性橫梁6，載荷施加裝置，兩個(gè)力傳感器7和與兩力傳感器相連的應(yīng)變儀；反力剛架由兩立柱10和固定橫梁I組成，待測(cè)的試驗(yàn)柱4安裝于固定橫梁I與移動(dòng)式剛性橫梁6之間，移動(dòng)式剛性橫梁6設(shè)置于兩立柱10之間；載荷施加裝置包括兩個(gè)螺旋式千斤頂9和一個(gè)液壓式千斤頂8，液壓式千斤頂8設(shè)置于兩個(gè)螺旋式千斤頂9之間；試驗(yàn)柱4與其上端的固定橫梁I之間設(shè)置平板鉸2和壓力分布板3，試驗(yàn)柱4與其下端的移動(dòng)式剛性橫梁6之間設(shè)置壓力分布板3和球鉸5,壓力分布板3均與柱端接觸。[0023]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，移動(dòng)式剛性橫梁6為鋼結(jié)構(gòu)箱型截面梁，移動(dòng)式剛性橫梁6的長(zhǎng)寬比為4，移動(dòng)式剛性橫梁6內(nèi)設(shè)置有密集型加勁肋板，移動(dòng)式剛性橫梁6兩端各設(shè)置四個(gè)小輪；所述剛架立柱10的內(nèi)側(cè)面設(shè)置可使小輪自由上下滾動(dòng)的槽道。
[0024]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，螺旋式千斤頂9為額定噸位為IOOOkN螺旋式機(jī)械千斤頂。
[0025]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)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(dòng)油泵連接。
[0026]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，試驗(yàn)裝置還包括用于保護(hù)試驗(yàn)柱的安全鋼繩11。
[0027]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的軸心受壓柱非卸載加固試驗(yàn)裝置，包括:反力剛架，可上下移動(dòng)的移動(dòng)式剛性橫梁6，載荷施加裝置，兩個(gè)力傳感器7和與兩力傳感器相連的應(yīng)變儀；反力剛架由兩個(gè)立柱10和固定橫梁I組成，待測(cè)的試驗(yàn)柱4安裝于固定橫梁I與移動(dòng)式剛性橫梁6之間，移動(dòng)式剛性橫梁6設(shè)置于兩個(gè)立柱10之間；移動(dòng)式剛性橫梁6為鋼結(jié)構(gòu)箱型截面梁，移動(dòng)式剛性橫梁6的長(zhǎng)寬比為4，移動(dòng)式剛性橫梁6內(nèi)設(shè)置有密集型加勁肋板，移動(dòng)式剛性橫梁6兩端各設(shè)置四個(gè)小輪；立柱10的內(nèi)側(cè)面設(shè)置可使小輪自由上下滾動(dòng)的槽道。載荷施加裝置包括兩個(gè)螺旋式千斤頂9和一個(gè)液壓式千斤頂8，液壓式千斤頂8設(shè)置于兩個(gè)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(jī)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(dòng)油泵連接；試驗(yàn)柱4與其上端的固定橫梁I之間設(shè)置平板鉸2和壓力分布板3，試驗(yàn)柱4與其下端的移動(dòng)式剛性橫梁6之間設(shè)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(yàn)裝置還包括用于保護(hù)試驗(yàn)柱的安全鋼繩11。
[0029]本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置在制作時(shí)，全面考慮到大噸位長(zhǎng)柱試驗(yàn)機(jī)具有加載和測(cè)試方便且精度高的特點(diǎn)，但長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)壓效果差，機(jī)器本身磨耗大，長(zhǎng)時(shí)間持荷加壓會(huì)減低機(jī)器的壽命；油壓千近頂加載范圍大，不需要像機(jī)械千斤頂那樣需要人工搖壓，但長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)壓效果差，有滲油漏油現(xiàn)象；單臺(tái)機(jī)械千斤頂由于大多靠人工操作，最大加載噸位偏小，滿足不了足尺柱的量程要求，但長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)壓效果極好。在綜合考慮加載設(shè)備各自的優(yōu)缺點(diǎn)后，并考慮安全因素和操作的方便性和可控性后，研發(fā)出了如圖1所示的本發(fā)明的軸心受壓柱非卸載加固試驗(yàn)裝置，該裝置各部分工作協(xié)調(diào)，能很好的滿足量程范圍、穩(wěn)壓效果、測(cè)量精度、安全性、可控性、易操作性等各方面的要求。通過(guò)該裝置，可完成軸心受壓的模型柱的科學(xué)試驗(yàn)和工程實(shí)際柱構(gòu)件試驗(yàn)檢測(cè)，為研究和分析提供大量寶貴可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。
[0030]本發(fā)明的試驗(yàn)裝置在進(jìn)行軸心受壓柱非卸載加固試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)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(gè)豎向荷載沿壓力分布板以面荷載形式分布，是一個(gè)沿柱截面均勻分布的軸心受壓荷載。
[0031]試驗(yàn)方法:根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，在精準(zhǔn)的長(zhǎng)柱油壓試驗(yàn)機(jī)上對(duì)本試驗(yàn)裝置的液壓式千斤頂及與之配套使用高壓電動(dòng)油泵進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)置于兩臺(tái)螺旋式機(jī)械千斤頂上的力傳感器及與之配套使用的應(yīng)變儀進(jìn)行標(biāo)定；依次將3臺(tái)千斤頂、移動(dòng)式剛性橫梁、柱上端平板鉸、柱下端球鉸、壓力分布板及試驗(yàn)柱按圖1位置就位，上好安全鋼繩，并進(jìn)行各部分的幾何對(duì)中。在各部分就位、對(duì)中、校準(zhǔn)等準(zhǔn)備工作完成后，應(yīng)檢查安全鋼繩是否處于非受力狀態(tài)。通過(guò)觀察與兩力傳感器相連的應(yīng)變儀上的應(yīng)變變化，指揮兩操作員同時(shí)搖壓兩螺旋式千斤頂，使其對(duì)稱均勻地頂推移動(dòng)式橫梁，從而對(duì)柱施加軸向荷載，當(dāng)荷載值達(dá)到“第一階段受荷”的設(shè)計(jì)荷載值(對(duì)應(yīng)的應(yīng)力水平指標(biāo)為β)時(shí)，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(fā)生彈性壓縮變形使柱實(shí)際壓應(yīng)力比會(huì)逐步低于β。故應(yīng)在第I周內(nèi)應(yīng)觀察應(yīng)變儀上應(yīng)變的變化，必要時(shí)適當(dāng)作補(bǔ)壓操作，當(dāng)應(yīng)變值不再下降或僅有幾個(gè)微應(yīng)變的變化，則說(shuō)明已基本達(dá)到穩(wěn)壓水平。這一過(guò)程正是利用了機(jī)械千斤頂穩(wěn)壓效果好的特點(diǎn)。“第一階段受荷”對(duì)應(yīng)的荷載值一般不會(huì)超過(guò)加固柱的極限破壞荷載的60%，盡管人工操作的機(jī)械千斤頂具有額定噸位相對(duì)較小的特點(diǎn)，但裝置中并列使用兩臺(tái)IOOOkN螺旋式機(jī)械千斤頂便可滿足要求。對(duì)已穩(wěn)定承受大小為Ntl的軸向荷載作用且完成了加固施工預(yù)處理了的試驗(yàn)柱進(jìn)行加固施工，并養(yǎng)護(hù)或固結(jié)到相應(yīng)的齡期。經(jīng)過(guò)相應(yīng)齡期的養(yǎng)護(hù)或固結(jié)，加固層本身的強(qiáng)度及其與原柱結(jié)合面的粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，開(kāi)始啟用高壓油泵和位于移動(dòng)式剛性橫梁下部的5000kN油壓千斤頂，并通過(guò)觀察液壓表讀數(shù)對(duì)其加載速度及荷載等級(jí)進(jìn)行操控，即實(shí)現(xiàn)和完成對(duì)加固柱的“第二階段受荷”試驗(yàn)過(guò)程，直至試驗(yàn)柱達(dá)到最大承載力后破壞。在“第二階段受荷”過(guò)程中，兩機(jī)械式千斤頂逐漸退出工作，油壓千斤頂逐步承受越來(lái)越大乃至全部的受壓荷載(故各級(jí)荷載下的柱軸力應(yīng)為三臺(tái)千斤頂施加的軸向荷載之和)。加固柱達(dá)到最大承載力后，油壓表指針開(kāi)始回退，荷載值回退到最大承載力的80%后，停止實(shí)驗(yàn)，關(guān)閉液壓設(shè)備并回油，試驗(yàn)結(jié)束。由于加固柱大多發(fā)生的是預(yù)兆明顯的延性破壞，所以油壓表指針回退緩慢，由于還有安全鋼繩的防護(hù)，安全性得到了很好的保障。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.軸心受壓柱非卸載加固試驗(yàn)裝置，包括反力剛架，可上下移動(dòng)的移動(dòng)式剛性橫梁(6)，載荷施加裝置，兩個(gè)力傳感器(7)和與兩力傳感器相連的應(yīng)變儀，反力剛架由兩個(gè)立柱(10)和固定橫梁(I)組成，待測(cè)的試驗(yàn)柱安裝于固定橫梁(I)與移動(dòng)式剛性橫梁(6)之間，其特征在于:所述移動(dòng)式剛性橫梁(6)設(shè)置于兩立柱(10)之間；所述載荷施加裝置包括兩個(gè)螺旋式千斤頂(9)和一個(gè)液壓式千斤頂(8)，液壓式千斤頂(8)設(shè)置于兩個(gè)螺旋式千斤頂(8)之間；試驗(yàn)柱(4)與其上端的固定橫梁(I)之間設(shè)置平板鉸(2)和壓力分布板(3)，試驗(yàn)柱(4)與其下端的移動(dòng)式剛性橫梁(6)之間設(shè)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(jù)權(quán)利要求1所述的軸心受壓柱非卸載加固實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述移動(dòng)式剛性橫梁(6)為鋼結(jié)構(gòu)箱型截面梁，移動(dòng)式剛性橫梁(6)的長(zhǎng)寬比為4，移動(dòng)式剛性橫梁(6)內(nèi)設(shè)置有密集型加勁肋板，移動(dòng)式剛性橫梁(6)兩端各設(shè)置四個(gè)小輪；所述立柱(10)的內(nèi)側(cè)面設(shè)置可使小輪自由上下滾動(dòng)的槽道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸心受壓柱非卸載加固實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述螺旋式千斤頂(9)為額定噸位為IOOOkN螺旋式機(jī)械千斤頂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸心受壓柱非卸載加固實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述液壓式千斤頂為(8)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(dòng)油泵連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸心受壓柱非卸載加固實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)裝置還包括用于保護(hù)試驗(yàn)柱的安全鋼繩(11)。
【文檔編號(hào)】G01N3/12GK103575597SQ201310506519
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】蔣隆敏, 施棉軍 申請(qǐng)人:湖南工業(yè)大學(xué)