CN104677745A - 一种带静滑轮的混凝土杠杆式拉压徐变装置 - Google Patents

Abstract

一种带静滑轮的混凝土杠杆式拉压徐变装置，由支撑装置、加载装置和试件连接装置组成；该混凝土杠杆式拉压徐变装置采用双杠杆机构来实现拉伸和加压；本发明的有益技术效果是：结构简单、可靠，能向试件施加持续、恒定的荷载，占地面积小，一套装置就能提供拉伸试验和压缩试验两种试验功能。

Description

一种带静滑轮的混凝土杠杆式拉压徐变装置

技术领域

    本发明涉及一种试验加载装置，尤其涉及一种带静滑轮的混凝土杠杆式拉压徐变装置。

背景技术

混凝土徐变是指结构体在长期应力作用下其应变随时间而持续增长的现象，徐变的发生往往会导致混凝土建筑物或构件的应力发生较大变化，引起结构内力变化，可能使得混凝土结构损伤开裂，严重时会导致结构失效，因此，对混凝土构件进行徐变试验，了解其长期时变性能十分必要。

混凝土徐变试验用装置一般包括加载装置、稳压装置、量测仪器和温湿度控制装置，现有技术中，常见的混凝土徐变试验用装置一般分为四类：弹簧式、杠杆式、弹簧杠杆式与液压式。

弹簧式徐变装置是靠千斤顶进行加载，依靠弹簧反力来维持荷载的恒定；它具有占地面积小、体积小、加载方便等优点，是我国目前应用最多的加载装置；但由于混凝土的徐变和收缩引起的相对位移会导致荷载逐渐减小，再加上弹簧本身具有应力松弛特性，为了保证荷载恒定，需要在试验过程中对荷载和装置进行频繁调整，操作麻烦、稳压效果较差，另外，弹簧式徐变装置的加载吨位有限，一般在30吨以下。

杠杆式徐变装置是利用杠杆原理，通过悬挂重物施加荷载，其结构简单，操作方便，最大的优点是能够保持荷载的持续稳定，但由于占地面积大，加荷量较小，工程领域中很少采用；现有技术中，为了减少杠杆式徐变装置的占地面积以及增大其加荷量，本领域技术人员也作了一些有益探索，如公开号为CN103335897A 和CN104034596A的两篇文献，但他们的结构都略显复杂，且都只能实现单向压缩或单向拉伸一种加载方式。

弹簧杠杆式徐变装置是利用弹簧来维持荷载恒定，同时又利用杠杆原理来提高加载吨位，它往往应用于高应力水平下的徐变实验，但由于装置中采用了弹簧，由于弹簧的应力松弛特性，同样需要经常调整仪器荷载，稳压效果不理想。

液压式徐变仪利用伺服液压系统进行加载，具有加载量大、占地面积小，精度高等优点。对于加入稳压系统的液压徐变仪，其稳压效果也很好，但由于其结构复杂，成本较高，无法广泛推广使用。

实际工程中，在对混凝土进行徐变试验时，一般要进行拉伸徐变和压缩徐变两种类型的试验，现有的装置大多只能提供一种类型的徐变实验功能，如果为了两种试验类型各准备一套试验装置，不仅成本较高，而且两套装置需要占用较大的空间。

发明内容

针对背景技术中的内容，本发明提出了一种带静滑轮的混凝土杠杆式拉压徐变装置，其创新在于：所述混凝土拉压徐变装置由支撑装置、加载装置和试件连接装置组成；

所述支撑装置包括底板、第一支撑架、第二支撑架和第三支撑架，所述底板与地面固定连接，第一支撑架、第二支撑架和第三支撑架均设置于底板上，三者的轴向互相平行，第二支撑架位于第一支撑架和第三支撑架之间；

所述加载装置包括大杠杆、小杠杆、传力杆、滑轮和拉索；所述滑轮与第三支撑架转动连接，拉索中部搭接在滑轮的轮缘上，拉索一端与大杠杆右端上侧面连接，拉索另一端的端部设置有挂钩Ⅰ，大杠杆右端下侧面上与拉索对应的位置处设置有挂钩Ⅱ；所述大杠杆位于滑轮下方，大杠杆中部与第一支撑架转动连接，大杠杆和第一支撑架的连接处形成支点一，支点一位于大杠杆轴向中点的左侧；大杠杆左端与传力杆上端转动连接；所述小杠杆位于大杠杆下方，传力杆下端与小杠杆左端转动连接；小杠杆中部与第二支撑架转动连接，小杠杆与第二支撑架的连接处形成支点二，支点二位于小杠杆轴向中点的右侧；第一支撑架上设置有供小杠杆穿过的通孔；小杠杆的右端与试件连接装置连接；

所述试件连接装置包括支承台、丝杆、操作盘、连接盘和夹具；小杠杆右端设置有与丝杆匹配的螺纹孔，丝杆中部与螺纹孔螺纹连接，丝杆上端与操作盘连接，丝杆下端与连接盘连接；支承台设置于底板上，支承台位于丝杆下方；夹具设置于连接盘和支承台之间。

本发明的原理是：通过大杠杆和小杠杆形成两个杠杆机构，其中，由大杠杆形成的杠杆机构中，大杠杆的右端为省力端、左端为费力端，由小杠杆形成的杠杆机构中，小杠杆的左端为省力端、右端为费力端，通过在挂钩Ⅰ和挂钩Ⅱ上钩挂配重物（在挂钩Ⅰ上钩挂配重物时，用于拉伸试验，在挂钩Ⅱ上钩挂配重物时，用于压缩试验）来对大杠杆右端施加作用力，大杠杆的左端通过传力杆传动小杠杆的左端，最终使作用力传递到连接盘处并作用到夹具上；丝杆用于调节支承台和连接盘之间的间距（通过转动操作盘来进行调节）以适应不同的试件尺寸；本发明结构简单、设计巧妙，使两套杠杆机构紧凑地叠放在一起，有效降低了试验装置在水平方向上的尺寸，装置中不存在弹性部件，所加荷载持续、稳定，一套装置就能提供拉伸试验和压缩试验两种试验功能。

优选地，所述夹具有两种，其中一种为拉伸夹具，另一种为压缩夹具；

所述压缩夹具包括荷载传感器、两个压力钢球、上压板和下压板；所述荷载传感器的上端为球面，荷载传感器下端为平面，荷载传感器下端面的中心位置处设置有与压力钢球匹配的限位槽；连接盘下端面的中心位置处设置有与荷载传感器上端球面匹配的定位槽；上压板上端面的中心位置处设置有与压力钢球匹配的凹槽；下压板下端面的中心位置处设置有与压力钢球匹配的导正槽，支承台上端面的中心位置处设置有与压力钢球匹配的卡槽；连接盘下端面通过限位槽与荷载传感器上端接触，荷载传感器下端通过限位槽与第一压力钢球上部接触，第一压力钢球下部与上压板上端面上的凹槽接触，试件设置于上压板和下压板之间，下压板通过导正槽与第二压力钢球的上部接触，第二压力钢球的下部与支承台上的卡槽接触；

所述拉伸夹具包括两个夹钳和两个连接爪；所述夹钳的外端与连接爪的内端通过球形万向结连接；夹钳的内端设置有T形槽，连接爪的外端设置有能转动的钩爪；支承台的周向侧壁上设置有与钩爪匹配的环形凹槽，连接盘的上端面设置有与钩爪匹配的环形沟槽；试件两端分别卡接在两个夹钳的T形槽内，上方的连接爪通过钩爪钩挂在连接盘上的环形沟槽内，下方的连接爪通过钩爪钩挂在支承台上的环形凹槽。

优选地，所述球形万向结由球头部和球槽部组成，所述球头部通过连接段与夹钳外端连接，所述球槽部设置于连接爪的内端面上，所述连接段的侧壁上设置有应变片。

优选地，所述试件表面设置有位移传感器。

本发明的有益技术效果是：结构简单、可靠，能向试件施加持续、恒定的荷载，占地面积小，一套装置就能提供拉伸试验和压缩试验两种试验功能。

附图说明

图1、本发明的结构示意图；

图2、压缩夹具结构示意图；

图3、拉伸夹具结构示意图；

图4、采用本发明作拉伸试验时的原理示意图；

图5、采用本发明作压缩试验时的原理示意图；

图中各个标记所对应的名称分别为：底板1、第一支撑架1-1、第二支撑架1-2、第三支撑架1-3、大杠杆2、小杠杆3、传力杆4、滑轮5、拉索6、支承台7、丝杆8、操作盘9、连接盘10、荷载传感器11、两个压力钢球12、上压板13、下压板14、夹钳15、连接爪16、试件A、由配重物所施加的作用力F。

具体实施方式

一种带静滑轮的混凝土杠杆式拉压徐变装置，其创新在于：所述混凝土拉压徐变装置由支撑装置、加载装置和试件连接装置组成；

所述支撑装置包括底板1、第一支撑架1-1、第二支撑架1-2和第三支撑架1-3，所述底板1与地面固定连接，第一支撑架1-1、第二支撑架1-2和第三支撑架1-3均设置于底板1上，三者的轴向互相平行，第二支撑架1-2位于第一支撑架1-1和第三支撑架1-3之间；

所述加载装置包括大杠杆2、小杠杆3、传力杆4、滑轮5和拉索6；所述滑轮5与第三支撑架1-3转动连接，拉索6中部搭接在滑轮5的轮缘上，拉索6一端与大杠杆2右端上侧面连接，拉索6另一端的端部设置有挂钩Ⅰ，大杠杆2右端下侧面上与拉索6对应的位置处设置有挂钩Ⅱ；所述大杠杆2位于滑轮5下方，大杠杆2中部与第一支撑架1-1转动连接，大杠杆2和第一支撑架1-1的连接处形成支点一，支点一位于大杠杆2轴向中点的左侧；大杠杆2左端与传力杆4上端转动连接；所述小杠杆3位于大杠杆2下方，传力杆4下端与小杠杆3左端转动连接；小杠杆3中部与第二支撑架1-2转动连接，小杠杆3与第二支撑架1-2的连接处形成支点二，支点二位于小杠杆3轴向中点的右侧；第一支撑架1-1上设置有供小杠杆3穿过的通孔；小杠杆3的右端与试件连接装置连接；

所述试件连接装置包括支承台7、丝杆8、操作盘9、连接盘10和夹具；小杠杆3右端设置有与丝杆8匹配的螺纹孔，丝杆8中部与螺纹孔螺纹连接，丝杆8上端与操作盘9连接，丝杆8下端与连接盘10连接；支承台7设置于底板1上，支承台7位于丝杆8下方；夹具设置于连接盘10和支承台7之间。

进一步地，所述夹具有两种，其中一种为拉伸夹具，另一种为压缩夹具；

所述压缩夹具包括荷载传感器11、两个压力钢球12、上压板13和下压板14；所述荷载传感器11的上端为球面，荷载传感器11下端为平面，荷载传感器11下端面的中心位置处设置有与压力钢球12匹配的限位槽；连接盘10下端面的中心位置处设置有与荷载传感器11上端球面匹配的定位槽；上压板13上端面的中心位置处设置有与压力钢球12匹配的凹槽；下压板14下端面的中心位置处设置有与压力钢球12匹配的导正槽，支承台7上端面的中心位置处设置有与压力钢球12匹配的卡槽；连接盘10下端面通过限位槽与荷载传感器11上端接触，荷载传感器11下端通过限位槽与第一压力钢球12上部接触，第一压力钢球12下部与上压板13上端面上的凹槽接触，试件设置于上压板13和下压板14之间，下压板14通过导正槽与第二压力钢球12的上部接触，第二压力钢球12的下部与支承台7上的卡槽接触；

所述拉伸夹具包括两个夹钳15和两个连接爪16；所述夹钳15的外端与连接爪16的内端通过球形万向结连接；夹钳15的内端设置有T形槽，连接爪16的外端设置有能转动的钩爪；支承台7的周向侧壁上设置有与钩爪匹配的环形凹槽，连接盘10的上端面设置有与钩爪匹配的环形沟槽；试件两端分别卡接在两个夹钳15的T形槽内，上方的连接爪16通过钩爪钩挂在连接盘10上的环形沟槽内，下方的连接爪16通过钩爪钩挂在支承台7上的环形凹槽。

进一步地，所述球形万向结由球头部和球槽部组成，所述球头部通过连接段与夹钳15外端连接，所述球槽部设置于连接爪16的内端面上，所述连接段的侧壁上设置有应变片。

进一步地，所述试件表面设置有位移传感器。

具体应用时，支点一和支点二的位置，本领域技术人员可根据需要具体选择。

Claims (4)

1.一种带静滑轮的混凝土杠杆式拉压徐变装置，其特征在于：所述混凝土拉压徐变装置由支撑装置、加载装置和试件连接装置组成；

所述支撑装置包括底板（1）、第一支撑架（1-1）、第二支撑架（1-2）和第三支撑架（1-3），所述底板（1）与地面固定连接，第一支撑架（1-1）、第二支撑架（1-2）和第三支撑架（1-3）均设置于底板（1）上，三者的轴向互相平行，第二支撑架（1-2）位于第一支撑架（1-1）和第三支撑架（1-3）之间；

所述加载装置包括大杠杆（2）、小杠杆（3）、传力杆（4）、滑轮（5）和拉索（6）；所述滑轮（5）与第三支撑架（1-3）转动连接，拉索（6）中部搭接在滑轮（5）的轮缘上，拉索（6）一端与大杠杆（2）右端上侧面连接，拉索（6）另一端的端部设置有挂钩Ⅰ，大杠杆（2）右端下侧面上与拉索（6）对应的位置处设置有挂钩Ⅱ；所述大杠杆（2）位于滑轮（5）下方，大杠杆（2）中部与第一支撑架（1-1）转动连接，大杠杆（2）和第一支撑架（1-1）的连接处形成支点一，支点一位于大杠杆（2）轴向中点的左侧；大杠杆（2）左端与传力杆（4）上端转动连接；所述小杠杆（3）位于大杠杆（2）下方，传力杆（4）下端与小杠杆（3）左端转动连接；小杠杆（3）中部与第二支撑架（1-2）转动连接，小杠杆（3）与第二支撑架（1-2）的连接处形成支点二，支点二位于小杠杆（3）轴向中点的右侧；第一支撑架（1-1）上设置有供小杠杆（3）穿过的通孔；小杠杆（3）的右端与试件连接装置连接；

所述试件连接装置包括支承台（7）、丝杆（8）、操作盘（9）、连接盘（10）和夹具；小杠杆（3）右端设置有与丝杆（8）匹配的螺纹孔，丝杆（8）中部与螺纹孔螺纹连接，丝杆（8）上端与操作盘（9）连接，丝杆（8）下端与连接盘（10）连接；支承台（7）设置于底板（1）上，支承台（7）位于丝杆（8）下方；夹具设置于连接盘（10）和支承台（7）之间。

2.根据权利要求1所述的一种带静滑轮的混凝土杠杆式拉压徐变装置，其特征在于：所述夹具有两种，其中一种为拉伸夹具，另一种为压缩夹具；

所述压缩夹具包括荷载传感器（11）、两个压力钢球（12）、上压板（13）和下压板（14）；所述荷载传感器（11）的上端为球面，荷载传感器（11）下端为平面，荷载传感器（11）下端面的中心位置处设置有与压力钢球（12）匹配的限位槽；连接盘（10）下端面的中心位置处设置有与荷载传感器（11）上端球面匹配的定位槽；上压板（13）上端面的中心位置处设置有与压力钢球（12）匹配的凹槽；下压板（14）下端面的中心位置处设置有与压力钢球（12）匹配的导正槽，支承台（7）上端面的中心位置处设置有与压力钢球（12）匹配的卡槽；连接盘（10）下端面通过限位槽与荷载传感器（11）上端接触，荷载传感器（11）下端通过限位槽与第一压力钢球（12）上部接触，第一压力钢球（12）下部与上压板（13）上端面上的凹槽接触，试件设置于上压板（13）和下压板（14）之间，下压板（14）通过导正槽与第二压力钢球（12）的上部接触，第二压力钢球（12）的下部与支承台（7）上的卡槽接触；

所述拉伸夹具包括两个夹钳（15）和两个连接爪（16）；所述夹钳（15）的外端与连接爪（16）的内端通过球形万向结连接；夹钳（15）的内端设置有T形槽，连接爪（16）的外端设置有能转动的钩爪；支承台（7）的周向侧壁上设置有与钩爪匹配的环形凹槽，连接盘（10）的上端面设置有与钩爪匹配的环形沟槽；试件两端分别卡接在两个夹钳（15）的T形槽内，上方的连接爪（16）通过钩爪钩挂在连接盘（10）上的环形沟槽内，下方的连接爪（16）通过钩爪钩挂在支承台（7）上的环形凹槽。

3.根据权利要求2所述的一种带静滑轮的混凝土杠杆式拉压徐变装置，其特征在于：所述球形万向结由球头部和球槽部组成，所述球头部通过连接段与夹钳（15）外端连接，所述球槽部设置于连接爪（16）的内端面上，所述连接段的侧壁上设置有应变片。

4.根据权利要求2或3所述的一种带静滑轮的混凝土杠杆式拉压徐变装置，其特征在于：所述试件表面设置有位移传感器。