CN104749047B - 一种受弯构件力学性能测试装置及其使用方法 - Google Patents
一种受弯构件力学性能测试装置及其使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种受弯构件力学性能测试装置，它包括底座(1)，底座(1)上设有支座(2,2’)，受弯构件(3)两端分别放置在支座(2,2’)上，其特征在于：所述受弯构件(3)上装有球铰(4)，杠杆(5)搁置在球铰(4)上并以球铰(4)作为杠杆(5)支点，杠杆(5)位于受弯构件(3)外侧的一端连接吊篮(6)，吊篮(6)内装有配重(7)，杠杆(5)另一端连接传力件(8)，传力件(8)连接到可调式地锚梁(9)上，所述可调式地锚梁(9)用地锚(10)固定。该装置直接利用一次杠杆传递就能测量受弯构件力学性能，简化了加载过程，提高了测量精度，适用于受弯构件在长期荷载作用下的徐变挠度及截面变形的测量。
Description
技术领域
本发明属于土木工程建筑构件性能测试技术领域，具体讲就是涉及一种受弯构件力学性能测试装置及其使用方法，适用于受弯构件在长期荷载作用下的徐变挠度及截面变形的测量。
背景技术
在建筑工程中，混凝土收缩徐变是混凝土结构中的基本问题之一，影响混凝土结构的长期性能。混凝土工程结构中受弯构件在长期荷载作用下的力学性能，如裂缝开展规律、长期刚度、挠度变化规律等，对其正常使用有极大影响。众多新型材料如自密实混凝土、纤维混凝土、粉煤灰混凝土等的推广使用，也应充分了解其长期性能，从而确保结构安全。
建筑工程中，为了保证混凝土工程结构的安全性，需要对混凝土结构中的受弯构件的各种长期力学性能进行测试，目前的受弯构件的长期性能试验方式有堆载法、杠杆法、千斤顶加载法和螺杆法。堆载法荷载稳定，但受空间限制，需要大量重物，加载水平有限。千斤顶加载法和螺杆法依靠反力装置提供加载，采用力传感器控制荷载大小，缺点是随时间变化荷载水平会降低。杠杆法加载优点是荷载稳定，通过调节力臂长度可以方便控制荷载大小，实现较大的荷载等级。
中国专利201110100064.5公开了一种及基于二次杠杆作用的新型受弯构件持续加载试验装置，该装置包括斜撑，嵌固梁，螺杆，杠杆梁，杠杆梁，分配梁，砝码吊盘，钢板，百分表支架，斜撑，受弯试件，钢板，反力梁和静态数据采集系统，所述的杠杆梁一端悬挂砝码吊盘，另一端固定在钢板上，所述的杠杆梁设置在钢板和钢板之间，所述的受弯试件设置在反力梁上。该装置具有组装方便，适用性强，加载性能稳定，可方便地应用于受弯构件长期性能试验和荷载与环境共同作用下受弯构件耐久性试验等优点。但是该技术测试中通过二次杠杆力矩的传递，对装置安装精度要求较高；且多个受弯构件叠加安装，忽略了构件自重的影响，增加了测试结果失真的可能性；荷载值统一，不能同时研究不同加荷比例情况下的构件性能，测试效率较低。
发明内容
本发明的目的就是针对现有的受弯构件力学性能的测试装置安装要求高、杠杆比例调节不便、测试精度不高等技术缺陷，提供一种弯构件力学性能测试装置及其使用方法，适用于受弯构件在长期荷载作用下的徐变挠度及截面变形的测量。
技术方案
为了实现上述技术目的，本发明设计的一种受弯构件力学性能测试装置，它包括底座，底座上设有支座，受弯构件两端分别放置在支座上，其特征在于：所述受弯构件上装有球铰，杠杆搁置在球铰上并以球铰作为杠杆支点，杠杆位于受弯构件外侧的一端连接吊篮，吊篮内装有配重，杠杆另一端连接传力件，传力件连接到可调式地锚梁上，所述可调式地锚梁用地锚固定。
所述杠杆为T字形，头部左右两端设有杠杆传力件连接孔，尾部设有吊篮连接孔。
所述传力件包括杠杆传力件，中间传力件和地锚传力件，杠杆传力件，中间传力件和地锚传力件依次向下竖直铰接连接，杠杆传力件装在杠杆传力件连接孔上，地锚传力件连接到可调式地锚梁的可移动垫板上，可移动垫板在可调式地锚梁上水平位置可调。
所述可调式地锚梁包括固定垫板，可移动垫板和钢梁，所述钢梁用槽钢和固定垫板焊接制作，地锚穿过固定垫板固定可调式地锚梁在地上。
所述受弯构件构件中心左右两侧对称设置有球铰，位于杠杆头部前后两端对称布置有可调式地锚梁。
上述受弯构件力学性能测试装置的使用方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：
(1)按照受弯构件实际长度，调整底座和支座的位置，然后将受弯构件放置在支座上，将球铰放置在受弯构件的上表面；
(2)在受弯构件上安装应变测头和位移计，记录其初始读数；
(3)根据长期力学性能测试要求的长期荷载值以及配重数量，设定杠杆配重端作用长度和杠杆锚固端作用长度，并将杠杆放置在球铰上；
(4)根据杠杆锚固端作用长度调整可移动垫板在钢梁上的位置，并连接杠杆传力件、中间传力件和地锚传力件，使三者在一条竖直垂线上；
(5)在杠杆的吊篮连接孔处安装吊篮，完成加载前准备；
(6)根据测试要求的荷载分级制度，在吊篮上分级施加配重，直至达到指定荷载要求，加载过程中记录应变测头、位移计的读数；
(7)根据测试要求定期记录应变测头、位移计的读数，并进行受弯构件在长期荷载作用下的受力性能分析。
进一步，所述步骤中，在受弯构件的侧面弹网格线用于裂缝观测。
有益效果
本发明提供的受弯构件力学性能测试装置的使用方法，直接利用一次杠杆传递就能测量受弯构件力学性能，简化了加载过程，提高了测量精度，装置组装方便，通用性好，适用于受弯构件在长期荷载作用下的徐变挠度及截面变形的测量。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。
附图2是本发明的俯视图。
附图3是本发明中杠杆结构图。
附图4是本发明中可调式地锚梁结构示意图。
附图5是本发明中地锚安装结构示意图。
附图6是本发明中可动垫板安装结构示意图。
附图7是本发明中杠杆受力示意图。
附图8是本发明中受弯构件受力示意图。
附图9是本发明中受弯构件顶面长期变形测点布置示意图。
附图10是本发明中受弯构件侧面长期变形测点布置示意图。
其中，
L1-受弯构件纯弯段长度；
L2-受弯构件加载点到支座的长度；
l1-杠杆配重端作用长度；
l2-杠杆锚固端作用长度；
F-受弯构件加载点作用力；
F1-杠杆配重端产生的力；
F2-杠杆锚固端产生的力；
h-受弯构件高度；
b-受弯构件宽度；
Δ1～Δ12-受弯构件截面变形；
f1～f3-受弯构件纯弯段挠度。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。
实施例
如附图1～6所示，一种受弯构件力学性能测试装置，它包括底座1，底座1上设有支座2,2’，受弯构件3两端分别放置在支座2,2’上，其特征在于：所述受弯构件3上装有球铰4，杠杆5搁置在球铰4上并以球铰4作为杠杆5支点，杠杆5位于受弯构件3外侧的一端连接吊篮6，吊篮6内装有配重7，杠杆5另一端连接传力件8，传力件8连接到可调式地锚梁9上，所述可调式地锚梁9用地锚10固定。
所述杠杆5为T字形，头部前后两端设有杠杆传力件连接孔501，尾部设有吊篮连接孔502。
所述传力件8包括杠杆传力件801，中间传力件802和地锚传力件803，杠杆传力件801，中间传力件802和地锚传力件803依次向下竖直铰接连接，杠杆传力件801装在杠杆传力件连接孔501上，地锚传力件803连接到可调式地锚梁9的可移动垫板901上，可移动垫板901在可调式地锚梁9上水平位置可调。
所述可调式地锚梁9包括固定垫板902，可移动垫板901和钢梁903，所述钢梁903用槽钢903a和固定垫板902焊接制作，地锚10穿过固定垫板902固定可调式地锚梁9在地上。
所述受弯构件3构件中心左右两侧对称设置有球铰4，位于杠杆5头部前后两端对称布置有可调式地锚梁9。
如附图7～10所示，上述受弯构件力学性能测试装置的使用方法，它包括以下几个步骤：
第一步，制作受弯构件3，按照受弯构件3的实际长度，调整底座1的位置；在底座1上定位好支座2,2’的位置，将受弯构件3放置在支座2,2’上就位；将球铰4放置在受弯构件3的加载点位置。
第二步，在受弯构件3上安装应变测头11、位移计12，在受弯构件3的侧面弹网格线便于裂缝观测，记录受弯构件截面变形Δ1～Δ12，及纯弯段挠度f1～f3的初始读数，应变测头11、位移计12可以采用电子应变计或位移计进行数据自动采集。
第三步，根据长期性能测试所要求的长期荷载值F以及配重F1，确定杠杆对配重的放大比例(l1/l2+1)；进一步确定杠杆配重端作用长度l1和杠杆锚固端作用长度l2，并将杠杆5放置在球铰4上。
第四步，根据杠杆5锚固端作用长度l2调整可移动垫板901在钢梁903上的位置，并连接杠杆传力件801、中间传力件802、地锚传力件803，保证三者在一条垂线上。
第五步，在吊篮连接孔502处安装吊篮6，完成加载前准备。
第六步，根据测试要求的荷载分级制度，在吊篮6上分级施加配重7，直至达到指定荷载F1；加载过程中读取受弯构件截面变形Δ1～Δ12，及纯弯段挠度f1～f3。
第七步，根据测试要求定期读取受弯构件3的截面变形Δ1～Δ12，及纯弯段挠度f1～f3，进行受弯构件在长期荷载作用下的受力性能分析。
本发明使较小的配重F1产生较大且稳定的长期荷载F，获取受弯构件长期性能，通过改变杠杆的长度以及可移式垫板在钢梁上的位置，可以调整杠杆的力臂大小；通过增减吊篮上施加的配重，可以实现可变荷载长期作用的模拟；通过在受弯构件上安装位移计并定期读数，获取梁跨中长期挠度变化；通过测量的间距变化，进而获取跨中截面的应变变化。
Claims (2)
1.一种受弯构件力学性能测试装置，它包括底座(1)，底座(1)上设有支座(2,2’)，受弯构件(3)两端分别放置在支座(2,2’)上，其特征在于：所述受弯构件(3)上装有球铰(4)，杠杆(5)搁置在球铰(4)上并以球铰(4)作为杠杆(5)支点，杠杆(5)位于受弯构件(3)外侧的一端连接吊篮(6)，吊篮(6)内装有配重(7)，杠杆(5)另一端连接传力件(8)，传力件(8)连接到可调式地锚梁(9)上，所述可调式地锚梁(9)用地锚(10)固定；
所述杠杆(5)为T字形，头部左右两端设有杠杆传力件连接孔(501)，尾部设有吊篮连接孔(502)；
所述传力件(8)包括杠杆传力件(801)，中间传力件(802)和地锚传力件(803)，杠杆传力件(801)，中间传力件(802)和地锚传力件(803)依次向下竖直铰接连接，杠杆传力件(801)装在杠杆传力件连接孔(501)上，地锚传力件(803)连接到可调式地锚梁(9)的可移动垫板(901)上，可移动垫板(901)在可调式地锚梁(9)上水平位置可调；
所述可调式地锚梁(9)包括可移动垫板(901)，固定垫板(902)和钢梁(903)，所述钢梁(903)用槽钢(903a)和固定垫板(902)焊接制作，地锚(10)穿过固定垫板(902)固定可调式地锚梁(9)在地上；
所述受弯构件(3)构件中心左右两侧对称设置有球铰(4)，位于杠杆(5)头部左右两端对称布置有可调式地锚梁(9)。
2.如权利要求1所述的受弯构件力学性能测试装置的使用方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：
(1)按照受弯构件(3)实际长度，调整底座(1)和支座(2,2’)的位置，然后将受弯构件(3)放置在支座(2,2’)上，将球铰(4)放置在受弯构件(3)的上表面；
(2)在受弯构件(3)上安装应变测头和位移计，记录其初始读数；
(3)根据长期力学性能测试要求的长期荷载值以及配重数量，设定杠杆(5) 配重端作用长度和杠杆(5)锚固端作用长度，并将杠杆(5)放置在球铰(4)上；
(4)根据杠杆(5)锚固端作用长度调整可移动垫板(901)在钢梁(903)上的位置，并连接杠杆传力件(801)、中间传力件(802)和地锚传力件(803)，使三者在一条竖直垂线上；
(5)在杠杆(5)的吊篮连接孔处(502)安装吊篮(6)，完成加载前准备；
(6)根据测试要求的荷载分级制度，在吊篮(6)上分级施加配重，直至达到指定荷载要求，加载过程中记录应变测头、位移计的读数；
(7)根据测试要求定期记录应变测头、位移计的读数，并进行受弯构件(3)在长期荷载作用下的受力性能分析。
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