CN104880304B - 一种钢筋网静态力学性能测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢筋网静态力学性能测试装置及测试方法。该测试装置由主体框架、液压千斤顶、数据采集装置以及两个或两个以上钢丝网固定装置组成；该测试方法为利用固定装置将待测钢丝网固定在测试装置上，采用液压千斤顶对钢丝网加载，同时通过数据采集装置采集数据，即可实现对钢筋网加载、卸载过程中受力与变形测试。
Description
技术领域
本发明属于力学性能测试技术领域，具体涉及一种钢筋网静态力学性能测试装置，本发明还涉及利用该测试装置测试钢筋网静态力学性能的测试方法。
背景技术
钢筋网是由纵向和横向钢筋十字交叉通过绑扎或焊接制作而成、呈网状的支护结构，在采矿工程、水电工程、交通工程等工程的地下洞室工程与防护工程中应用广泛。但是，对于钢筋网的力学性能的试测，还没有相应的设备手段以及测试方法。从国内外的文献来看，对于钢筋网质量与力学性能的评价主要是利用钢筋力学性能、焊接点质量以及网状结构特征进行评价，并没有直接测试钢筋网在变形与受力条件下的力学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢筋网静态力学性能测试装置，实现各种钢筋网在静力加载条件下变形、受力的测试以及钢筋网承载能力的测试。
本发明的另一个目的是提供一种钢筋网静态力学性能测试方法，可获得待测钢筋网的破坏荷载和最大破坏能。解决了现有测试装置及测试方法不能直接测量钢筋网静力荷载状况下力学性能的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种钢筋网静态力学性能测试装置，由主体框架、液压千斤顶、数据采集装置和两个或两个以上钢筋网固定装置组成，
其中，主体框架包括四根立柱，立柱上面设置有盖板，相邻立柱间设置有横梁，四根横梁绕着四根立柱围成一个矩形；
液压千斤顶活塞端朝下设置于盖板内侧，液压千斤顶通过数据线与位于主体框架外部的控制器和计算机连接；
数据采集装置包括位移传感器和力传感器，位移传感器设置于液压千斤顶的活塞壁外侧，力传感器设置于液压千斤顶的活塞头部弧面外侧；位移传感器和力传感器分别通过数据线依次与位于主体框架外部的计算机连接；
钢筋网固定装置由固定件、挂钩和螺纹管件组成，固定件设置在横梁内侧，且由螺纹管件将固定件和挂钩连接为一体；固定件和挂钩的一端均设置有外螺纹，固定件和挂钩的外螺纹与螺纹管件相配合。
本发明的特点还在于：
固定件为螺栓，通过固定连接固定在横梁内侧。
固定件还可以为一端设置有滑块的螺栓，横梁内侧设置有与滑块相配的凹槽。
固定件还可以为吊环螺丝，吊环螺丝的环状部位套在横梁上。
本发明的另一个技术方案是，一种钢筋网静态力学性能测试方法，包括以下步骤：
(1)将待测钢筋网挂在上述测试装置的挂钩上，并通过调整螺纹管件的位置拉紧钢丝网；
(2)开启控制器和计算机，设定液压千斤顶向下运行的速度，使千斤顶以恒定的速度对钢筋网加载，同时通过位移传感器和力传感器分别采集位移数据和受力数据；
(3)加载到钢筋网破坏时，停止加载，并收回千斤顶；
(4)根据位移数据和受力数据绘制位移-荷载曲线，计算钢筋网的破坏荷载fbroken和最大破坏能Ebroken。
其中，钢筋网破坏荷载fbroken计算公式见式(1)，
fbroken＝max{f1,f2,…fi,…fn} (1)
钢筋网最大破坏能Ebroken计算公式见式(2)，
其中，f表示钢筋网受到的荷载作用力，单位为牛；i表示当前采集的位移数据和受力数据的序列数；n表示一共采集到的位移数据和受力数据的序列数据个数，d表示位移数据，单位为m。
本发明的有益效果是：本发明的测试装置可实现对钢筋网加载、卸载过程中受力与变形测试，装置简单实用，能满足基础实验需要。本发明的测试方法能及时准确的获取测试结果，实时观测到测试过程，操作简便易行，解决了现有测试装置及测试方法不能直接测量钢筋网静力荷载状况下力学性能的问题。
附图说明
图1是本发明的钢筋网静态力学性能测试装置的结构示意图；
图2是本发明的钢筋网静态力学性能测试装置的固定装置的结构示意图；
图3是本发明的钢筋网静态力学性能测试装置的固定装置的另一种结构示意图；
图4是本发明的钢筋网静态力学性能测试装置的固定装置的第三种结构的结构示意图；
图5是本发明的钢筋网静态力学性能测试方法得到的的位移-荷载曲线图。
图中，1.立柱，2.横梁，3.盖板，4.液压千斤顶，5.位移传感器，6.力传感器，7.钢筋网固定装置，8.钢筋网，9.螺栓，10.挂钩，11.螺纹管件，12.滑块，13.凹槽，14.吊环螺丝。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的一种钢筋网静态力学性能测试装置，包括主体框架、液压千斤顶、数据采集装置以及两个或两个以上钢筋网固定装置。
其中，主体框架包括四根立柱1，立柱1上面设置有盖板3，相邻立柱1间设置有横梁2，四根横梁2绕着四根立柱1围成一个矩形。液压千斤顶4活塞端朝下设置于盖板3内侧，通过数据线与位于主体框架外部的控制器和计算机连接。数据采集装置包括位移传感器5和力传感器6，位移传感器5设置于液压千斤顶的活塞壁外侧，力传感器6设置于液压千斤顶的活塞头部弧面外侧；位移传感器5和力传感器6分别通过数据线依次与位于主体框架外部的计算机连接。钢筋网固定装置7由固定件、挂钩10和螺纹管件11组成，固定件设置在横梁2内侧，且由螺纹管件11将固定件和挂钩10连接为一体；固定件和挂钩10的一端均设置有外螺纹，固定件和挂钩10的外螺纹与螺纹管件11相配合。测试装置的结构示意图参照图1。
固定件可以为螺栓9，通过固定连接固定在横梁2内侧，设置间隔依据待测钢筋网8的情况而定。
固定件还可以为一端设置有滑块12的螺栓9，横梁2内侧设置有与滑块12相配的凹槽13，使得螺栓9和横梁2形成活动连接，滑块12可以带动螺栓9在横梁2的径向滑动，根据钢筋网8的实际情况灵活调整挂钩位置。
固定件还可以为吊环螺丝14，吊环螺丝14的环状部位套在横梁2上，吊环螺丝14和横梁2形成活动连接，同样可灵活调整挂钩位置。
本发明的一种钢筋网静态力学性能测试方法采用上述测试装置进行，包括以下步骤：
(1)将待测钢筋网8挂在上述测试装置的挂钩10上，并通过调整螺纹管件11的位置拉紧钢丝网8。
(2)开启控制器和计算机，通过计算机发出指令到控制器，控制器执行指令开启加载装置油源，再通过计算机设定液压千斤顶4向下运行的速度，使千斤顶以恒定的速度对钢筋网加载，同时通过位移传感器5和力传感器6分别采集不同时间的位移数据和受力数据。
(3)加载到钢筋网8破坏时，停止加载，并收回千斤顶；钢筋网破坏的一刻体现在受力数据突然变小。
(4)根据位移数据和受力数据绘制位移-荷载曲线，计算钢筋网的破坏荷载和最大破坏能。
其中，钢筋网破坏荷载fbroken计算公式见式(1)，
fbroken＝max{f1,f2,…fi,…fn} (1)
钢筋网最大破坏能Ebroken计算公式见式(2)，
其中，f表示钢筋网受到的荷载作用力，单位为牛；i表示当前采集的位移数据和受力数据的序列数；n表示一共采集到的位移数据和受力数据的序列数据个数，d表示位移数据，单位为m。
实施例1
本实施例的一种钢筋网静态力学性能测试装置，由主体框架、液压千斤顶、数据采集装置以及三十六个钢丝网固定装置组成。
其中主体框架为长方体形，四根立柱1组成，立柱1上面设置有钢制盖板3，相邻立柱1间设置有横梁2，四根横梁2绕着四根立柱1围成一个矩形。横梁2和立柱1均为钢制材料，横梁2的尺寸为1m，立柱1高度为1.2m。液压千斤顶4活塞端朝下固定在盖板3内侧，通过数据线与位于主体框架外部的控制器和计算机连接；数据采集装置包括位移传感器5和力传感器6，位移传感器5设置于液压千斤顶的活塞壁外侧，力传感器6设置于液压千斤顶的活塞头部弧面外侧；位移传感器5和力传感器6分别通过数据线依次与位于主体框架外部的计算机连接。钢筋网固定装置间隔设置在四根横梁2内侧，用于固定钢筋网8。钢筋网固定装置7由固定件、挂钩10和螺纹管件11组成，固定件设置在横梁2内侧，且由螺纹管件11将固定件和挂钩10连接为一体；固定件和挂钩10的一端均设置有外螺纹，固定件和挂钩10的外螺纹与螺纹管件11相配合。
固定件为螺栓9，焊接在横梁2内侧，每10cm焊接一个螺栓9，其结构参照图2。
本实施例的一种钢筋网静态力学性能测试方法采用上述测试装置进行，包括以下步骤：
(1)待测钢筋网8为100cm×100cm的焊接钢筋网，丝径为8.0mm，网格尺寸为10cm×10cm。将待测钢筋网8挂在上述测试装置的挂钩10上，并通过调整螺纹管件11的位置拉紧钢丝网8。
(2)开启控制器和计算机，通过计算机发出指令到控制器，控制器执行指令开启加载装置油源，再通过计算机设定液压千斤顶4向下运行的速度，使千斤顶以恒定的速度对钢筋网加载，同时通过位移传感器5和力传感器6分别采集不同时间的位移数据和受力数据。
(3)加载到钢筋网破坏时，停止加载，并收回千斤顶；钢筋网破坏的一刻体现在受力数据突然变小。
(4)根据位移数据和受力数据绘制位移-荷载曲线，计算钢筋网的破坏荷载和最大破坏能。
其中，钢筋网破坏荷载fbroken计算公式见式(1)，
fbroken＝max{f1,f2,…fi,…fn} (1)
钢筋网最大破坏能Ebroken计算公式见式(2)，
其中，f表示钢筋网受到的荷载作用力，单位为牛；i表示当前采集的位移数据和受力数据的序列数；n表示一共采集到的位移数据和受力数据的序列数据个数，d表示位移数据，单位为m。
实施例2
本实施例的一种钢筋网静态力学性能测试装置，由主体框架、液压千斤顶、数据采集装置以及三十个钢丝网固定装置组成。
其中主体框架为长方体形，四根立柱1组成，立柱1上面设置有钢制盖板3，相邻立柱1间设置有横梁2，四根横梁2绕着四根立柱1围成一个矩形。横梁2和立柱1均为钢制材料，横梁2的尺寸为1m，立柱1高度为1.2m。液压千斤顶4活塞端朝下固定在盖板3内侧，通过数据线与位于主体框架外部的控制器和计算机连接；数据采集装置包括位移传感器5和力传感器6，位移传感器5设置于液压千斤顶的活塞壁外侧，力传感器6设置于液压千斤顶的活塞头部弧面外侧；位移传感器5和力传感器6分别通过数据线依次与位于主体框架外部的计算机连接。钢筋网固定装置间隔设置在四根横梁2内侧，用于固定钢筋网8。钢筋网固定装置7由固定件、挂钩10和螺纹管件11组成，固定件设置在横梁2内侧，且由螺纹管件11将固定件和挂钩10连接为一体；固定件和挂钩10的一端均设置有外螺纹，固定件和挂钩10的外螺纹与螺纹管件11相配合。
固定件为一端设置有滑块12的螺栓9，横梁2内侧设置有与滑块12相配的凹槽13，使得螺栓9和横梁2形成活动连接，滑块12可以带动螺栓9在横梁2的径向滑动，根据钢筋网8的实际情况灵活调整挂钩位置，其结构参照图3。
本实施例的一种钢筋网静态力学性能测试方法采用上述测试装置进行，包括以下步骤：
(1)待测钢筋网8为100cm×100cm的焊接钢筋网，丝经为4.0mm，网格尺寸为5cm×5cm。将待测钢筋网8挂在上述测试装置的挂钩10上，并通过调整螺纹管件11的位置拉紧钢丝网8。
(2)开启控制器和计算机，通过计算机发出指令到控制器，控制器执行指令开启加载装置油源，再通过计算机设定液压千斤顶4向下运行的速度，使千斤顶以恒定的速度对钢筋网加载，同时通过位移传感器5和力传感器6分别采集不同时间的位移数据和受力数据。
(3)加载到钢筋网破坏时，停止加载，并收回千斤顶；钢筋网破坏的一刻体现在受力数据突然变小。
(4)根据位移数据和受力数据绘制位移-荷载曲线，计算钢筋网的破坏荷载和最大破坏能。
其中，钢筋网破坏荷载fbroken计算公式见式(1)，
fbroken＝max{f1,f2,…fi,…fn} (1)
钢筋网最大破坏能Ebroken计算公式见式(2)，
其中，f表示钢筋网受到的荷载作用力，单位为牛；i表示当前采集的位移数据和受力数据的序列数；n表示一共采集到的位移数据和受力数据的序列数据个数，d表示位移数据，单位为m。
实施例3
本实施例的一种钢筋网静态力学性能测试装置，由主体框架、液压千斤顶、数据采集装置以及二十个钢丝网固定装置组成。
其中主体框架为长方体形，四根立柱1组成，立柱1上面设置有钢制盖板3，相邻立柱1间设置有横梁2，四根横梁2绕着四根立柱1围成一个矩形。横梁2和立柱1均为钢制材料，横梁2的尺寸为1m，立柱1高度为1.2m。液压千斤顶4活塞端朝下固定在盖板3内侧，通过数据线与位于主体框架外部的控制器和计算机连接；数据采集装置包括位移传感器5和力传感器6，位移传感器5设置于液压千斤顶的活塞壁外侧，力传感器6设置于液压千斤顶的活塞头部弧面外侧；位移传感器5和力传感器6分别通过数据线依次与位于主体框架外部的计算机连接。钢筋网固定装置间隔设置在四根横梁2内侧，用于固定钢筋网8。钢筋网固定装置7由固定件、挂钩10和螺纹管件11组成，固定件设置在横梁2内侧，且由螺纹管件11将固定件和挂钩10连接为一体；固定件和挂钩10的一端均设置有外螺纹，固定件和挂钩10的外螺纹与螺纹管件11相配合。
固定件为吊环螺丝14，吊环螺丝14的环状部位套在横梁2上，吊环螺丝14和横梁2形成活动连接，同样可灵活调整挂钩位置，其结构参照图4。
本发明的一种钢筋网静态力学性能测试方法采用上述测试装置进行，包括以下步骤：
(1)待测钢筋网8为100cm×100cm的链接钢筋网，丝径为8.0mm，网格尺寸为10cm×10cm。将待测钢筋网8挂在上述测试装置的挂钩10上，并通过调整螺纹管件11的位置拉紧钢丝网8。
(2)开启控制器和计算机，通过计算机发出指令到控制器，控制器执行指令开启加载装置油源，再通过计算机设定液压千斤顶4向下运行的速度，使千斤顶以恒定的速度对钢筋网加载，同时通过位移传感器5和力传感器6分别采集不同时间的位移数据和受力数据。
(3)加载到钢筋网破坏时，停止加载，并收回千斤顶；钢筋网破坏的一刻体现在受力数据突然变小。
(4)根据位移数据和受力数据绘制位移-荷载曲线，计算钢筋网的破坏荷载和最大破坏能。
其中，钢筋网破坏荷载fbroken计算公式见式(1)，
fbroken＝max{f1,f2,…fi,…fn} (1)
钢筋网最大破坏能Ebroken计算公式见式(2)，
其中，f表示钢筋网受到的荷载作用力，单位为牛；i表示当前采集的位移数据和受力数据的序列数；n表示一共采集到的位移数据和受力数据的序列数据个数，d表示位移数据，单位为m。
对实施例1-3的三种钢筋网的力学性能进行测试，获取位移数据和受力数据，绘制位移-荷载曲线，并计算钢筋网破坏荷载和最大破坏能。位移数据和受力数据见表1，绘制位移-荷载曲线见图5。
表1位移数据和受力数据表
根据钢筋网破坏荷载fbroken计算公式
fbroken＝max{f1，f2，f3，…，fn}
可以得到，三种钢筋网试样破坏荷载45.29kN、50.59kN、92.65kN。
根据钢筋网静态最大破坏能计算公式
可以得到，三种钢筋网试样破坏荷载971.71J、1179.46J、1822.93J。
由上述结果可看出，本发明的测试方法能及时准确的获取测试结果，实时观测到测试过程，且本发明的测试装置简单实用，能满足基础实验需要。
本发明并不局限于上述的具体实施方式。上述的具体实施方式是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本发明的测试装置和测试方法，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，所有具体拓展均属本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种钢筋网静态力学性能测试装置，其特征在于，由主体框架、液压千斤顶、数据采集装置和两个或两个以上钢筋网固定装置组成；
其中，所述主体框架包括四根立柱，立柱(1)上面设置有盖板(3)，相邻立柱(1)间设置有横梁(2)，四根横梁(2)绕着四根立柱(1)围成一个矩形；
所述液压千斤顶(4)的活塞端朝下设置于盖板(3)内侧，通过数据线与位于主体框架外部的控制器和计算机连接；
所述数据采集装置包括位移传感器(5)和力传感器(6)，位移传感器(5)设置于液压千斤顶(4)的活塞壁外侧，力传感器(6)设置于液压千斤顶(4)的活塞头部弧面外侧；位移传感器(5)和力传感器(6)分别通过数据线依次与位于主体框架外部的计算机连接；
所述钢筋网固定装置(7)由固定件、挂钩(10)和螺纹管件(11)组成，固定件设置在横梁(2)内侧，且由螺纹管件(11)将固定件和挂钩(10)连接为一体；固定件和挂钩(10)的一端均设置有外螺纹，固定件和挂钩(10)的外螺纹与螺纹管件(11)相配合。
2.根据权利要求1所述的钢筋网静态力学性能测试装置，其特征在于，所述固定件为螺栓(9)，螺栓(9)通过固定连接固定在横梁(2)内侧。
3.根据权利要求1所述的钢筋网静态力学性能测试装置，其特征在于，所述固定件为一端设置有滑块(12)的螺栓(9)，所述横梁(2)内侧设置有与滑块(12)相配的凹槽(13)。
4.根据权利要求1所述的钢筋网静态力学性能测试装置，其特征在于，所述固定件为吊环螺丝(14)，吊环螺丝(14)的环状部位套在横梁(2)上。
5.一种钢筋网静态力学性能测试方法，其特征在于，采用钢筋网静态力学性能测试装置进行测试，钢筋网静态力学性能测试装置由主体框架、液压千斤顶、数据采集装置和两个或两个以上钢筋网固定装置组成；
其中，所述主体框架包括四根立柱，立柱(1)上面设置有盖板(3)，相邻立柱(1)间设置有横梁(2)，四根横梁(2)绕着四根立柱(1)围成一个矩形；
所述液压千斤顶(4)的活塞端朝下设置于盖板(3)内侧，通过数据线与位于主体框架外部的控制器和计算机连接；
所述数据采集装置包括位移传感器(5)和力传感器(6)，位移传感器(5)设置于液压千斤顶(4)的活塞壁外侧，力传感器(6)设置于液压千斤顶(4)的活塞头部弧面外侧；位移传感器(5)和力传感器(6)分别通过数据线依次与位于主体框架外部的计算机连接；
所述钢筋网固定装置(7)由固定件、挂钩(10)和螺纹管件(11)组成，固定件设置在横梁(2)内侧，且由螺纹管件(11)将固定件和挂钩(10)连接为一体；固定件和挂钩(10)的一端均设置有外螺纹，固定件和挂钩(10)的外螺纹与螺纹管件(11)相配合；
所述固定件为螺栓(9)，螺栓(9)通过固定连接固定在横梁(2)内侧；
或者，所述固定件为一端设置有滑块(12)的螺栓(9)，所述横梁(2)内侧设置有与滑块(12)相配的凹槽(13)；
或者，所述固定件为吊环螺丝(14)，吊环螺丝(14)的环状部位套在横梁(2)上；
钢筋网静态力学性能测试方法包括以下步骤：
步骤一，将待测钢筋网(8)挂在所述钢筋网静态力学性能测试装置的挂钩(10)上，并通过调整螺纹管件(11)的位置拉紧钢筋网(8)；
步骤二，设定液压千斤顶(4)向下运行的速度，使液压千斤顶以恒定的速度对钢筋网(8)加载，同时通过位移传感器(5)和力传感器(6)分别采集位移数据和受力数据；
步骤三，加载到钢筋网(8)破坏时，停止加载，并收回液压千斤顶；
步骤四，根据位移数据和受力数据绘制位移-荷载曲线，计算钢筋网的破坏荷载fbroken和最大破坏能Ebroken；
其中，钢筋网破坏荷载fbroken计算公式见式(1)，
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170728 Termination date: 20210512 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |