CN104949885A - 一种再生混凝土长期变形试验加载及测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生混凝土长期变形试验加载及测量装置，包括异形承台，所述异形承台上方设置有两个可相对于异形承台沿水平方向滑动的定位柱，两个所述定位柱的上方共同支撑一个构件，所述构件的上方设置有加载装置；所述两个定位柱之间设置有多个位置可调的百分表。本发明可根据不同的加载要求对构件的不同位置进行加载，实现三分点加载或偏加载，从而提高了加载及测量装置的使用范围；利用杠杆原理可将配重块的总重量放大一定倍数施加在待测构件上，整个装置形成一个自平衡系统，保证构件在长期荷载作用下荷载恒定不变，操作方法方便可行，使得测量结果更加接近实际情况，得出的结论更具有说服力。

Description

一种再生混凝土长期变形试验加载及测量装置

技术领域

本发明涉及一种加载及测量装置，具体涉及一种再生混凝土长期变形试验加载及测量装置。

技术背景

再生混凝土的适时提出一方面解决了巨量建筑垃圾处理的问题，另一方面又使得建筑垃圾得以循环利用生产建筑原材料，不仅节约了大量的天然资源，而且降低了生产的能耗。因此，这种环境友好型建材以及相关的技术研究成为了目前土木工程建材发展的热点，由于再生混凝土中再生粗骨料表面存在的水泥胶凝体微细孔与微裂纹，使得再生混凝土梁在长期恒定荷载的作用下其挠度的变化与普通混凝土梁存在差异，但国内对此方面的研究少之又少，而挠度的变化对再生混凝土梁长期性能与耐久性有着十分重要的影响，因此再生混凝土梁在长期恒定荷载作用下挠度的测量便显得尤为重要。

目前再生混凝土梁在长期恒定荷载作用下挠度的测量有千斤顶加压法、大弹簧施力法和重物直接堆积法等几种常见测法。对于千斤顶加压法，由于千斤顶自身结构的局限性导致在长期加压过程中容易出现“回油”的现象，而且当构件挠度发生变化后，千斤顶的支撑距离变长，使千斤顶压力值发生变化，从而满足不了构件在长期荷载作用下荷载恒定这一关键要求。对于大弹簧施力法，由于构件挠度发生变化后，使大弹簧的长度发生变化，从而同样不能保证给构件施加的荷载保持恒定。对于重物直接堆积法，堆积加载为了达到巨大的压力值，对堆积重物的密度要求很高，对试验场地的要求非常严格，实施过程非常困难，加载方式不灵活，在构件上堆积大量重物给构件的测量过程带来很大的安全隐患等诸多问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题或缺陷，本发明的目的在于，提供一种再生混凝土恒定荷载变形试验加载及测量装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种再生混凝土长期变形试验加载及测量装置，包括异形承台，所述异形承台上方设置有两个可相对于异形承台沿水平方向滑动的定位柱，两个所述定位柱的上方共同支撑一个构件，所述构件的上方设置加载装置；

所述两个定位柱之间设置有多个位置可调的百分表。

进一步地，所述异形承台上沿其宽度方向设置有滑槽，所述定位柱可沿滑槽滑动。

具体地，所述加载装置包括水平设置且与所述构件垂直的钢梁，所述钢梁一端通过竖直设置的钢臂与异形承台连接，钢梁与钢臂活动式连接；所述钢梁的另一端下方安装加载平台。

进一步地，所述钢梁与构件之间设置有一个分配梁；所述分配梁与构件之间设置有圆轴支座和三角支座，所述圆轴支座和三角支座关于分配梁中间位置对称设置。

具体地，所述两个定位柱之间设置有多个支座，所述支座可沿滑槽滑动，所述支座上安装所述的百分表。

进一步地，所述定位柱与构件之间设置有三角支座。

可选地，所述钢梁与钢臂通过销钉连接。

可选地，所述异形承台为对称的多边形。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、设置定位柱用于支撑上方的构件，其位置可根据不同构件的尺寸进行调整，使得两个定位柱分别位于构件两端的下方以支撑构件；调节定位柱与构件整体的位置，使得加载装置可根据不同的加载要求对构件的不同位置进行加载，实现三分点加载或偏加载，从而提高了加载及测量装置的使用范围。

2、设置加载装置，利用杠杆原理可将配重块的总重量放大一定倍数施加在待测构件上，整个装置形成一个自平衡系统，保证构件在长期荷载作用下荷载恒定不变，操作方法方便可行，使得测量结果更加接近实际情况，得出的结论更具有说服力；大大提高了对再生混凝土构件在长期荷载作用下挠度测量的精确性和方便性，克服了现有方法操作难、精度差的缺陷。

3、设置多个支座，使得百分表的位置可根据待测点位进行调整，使得测点位置布置灵活，与构件不同加载位置配合方便，能够满足构件不同位置挠度值的测量要求，提高了测量的灵活性。

4、设置异形承台为多边相接的异形钢筋混凝土承台，保证定位柱在异形承台上具有足够长的移动距离，使得定位柱能够支撑不同尺寸的构件；且异形承台沿钢梁长度方向部分延伸，从而使异形承台能够承受加载过程中带来的弯矩，保证整个实验装置的稳定性。

附图说明

图1是本发明的正视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的侧视图；

图中标号代表：1—钢肋，2—挂钩，3—加载平台，4—钢梁，5—构件，6—异形承台，7—光圆钢筋，8—定位柱，9—钢臂，10—滑槽，11—分配梁，12—圆轴支座，13—三角支座，14—支座，15—支座夹，16—百分表，17—三角支座。

下面结合附图及具体实施方式对本发明的方案做进一步详细地解释和说明。

具体实施方式

遵从上述技术方案，参见图1-3，本发明的再生混凝土长期变形试验加载及测量装置，包括异形承台6，所述异形承台6上方设置有两个可相对于异形承台6沿水平方向滑动的定位柱8，两个所述定位柱8的上方共同支撑一个构件5，所述构件5的上方设置有加载装置；所述两个定位柱8之间设置有多个位置可调的百分表16。

所述构件5为一条形混凝土梁，其长度方向平行于所述两个定位柱8的连线。

所述加载装置用于向构件5施加压力；所述两个定位柱8用于支撑上方的构件5，其位置可根据不同构件5的尺寸进行调整，使得两个定位柱8分别位于构件5两端的下方以支撑构件5。

当两个定位柱8与构件5的相对位置固定后，可调节定位柱8与构件5整体的位置，使得加载装置可根据不同的加载要求对构件5的不同位置进行加载，实现三分点加载或偏加载，从而提高了加载及测量装置的使用范围。

所述百分表16用于测量构件5的挠度值，百分表16位置可根据待测点位进行调整，使得测点位置布置灵活，与构件5不同加载位置配合方便，能够满足构件不同位置挠度值的测量要求，提高了测量的灵活性。

具体地，所述异形承台6上沿其宽度方向设置有滑槽10，所述定位柱8可沿滑槽10滑动，所述滑槽10平行设置有两个。所述异形承台6上滑槽10的横截面积20mm×20mm，长度为2200mm,采用相同规格的型钢制作而成。所述定位柱8沿滑槽10滑动，使得2个定位柱8之间的间距变化灵活，操作方便。

具体地，所述加载装置包括水平设置且与所述构件5垂直的钢梁4，所述钢梁4一端通过竖直设置的钢臂9与异形承台6连接，钢梁4与钢臂9活动式连接；所述钢梁4的另一端下方安装加载平台3。所述钢梁4的纵截面为工字形。

所述钢梁4一端下方安装一个挂钩2，所述挂钩2上悬挂加载平台3，所述加载平台3上根据需要放置不同的配重块。

可选地，所述钢梁4与构件5之间设置有一个分配梁11，所述分配梁11和构件5之间设置有圆轴支座12和三角支座17，所述圆轴支座12和三角支座17关于分配梁11中间位置对称设置。所述钢梁4通过分配梁11、圆轴支座12和三角支座17将合力分为大小相等的分力对构件5进行加载。

所述圆轴支座12与三角支座17共同形成对分配梁11的简支支撑，使得分配梁11承担的竖向荷载被平分并向下方竖直传递。

进一步地，所述分配梁11的中间位置位于构件5的中间位置的正上方，所述圆轴支座12和三角支座17分别位于构件5的三分点位置的正上方，保证所述钢梁4对构件5进行三分点加载。

进一步地，所述钢梁4内部给构件5施力处设置有钢肋1，以保证钢梁4的刚度；所述分配梁11内部设置有钢肋1，以保证分配梁11的刚度。

进一步地，所述两个定位柱8之间设置有多个支座14，所述支座14可沿滑槽10滑动，所述支座14上安装所述的百分表16。所述支座14通过支座夹15固定百分表16，通过调整支座14的位置调整百分表16的位置。

可选地，所述多个支座14设置有3个，对应的百分表16设置有3个，通过调整支座14的位置，使得位于中间位置的百分表16处于构件5中间位置的正下方，其余两个百分表16分别位于构件5受力点的正下方。

进一步地，所述定位柱8与构件5之间设置有三角支座13。所述三角支座13的设置便于准确确定构件5的受力位置。

进一步地，所述钢梁4与钢臂9通过销钉连接，使得钢梁4可相对于钢臂9转动，便于在钢梁4下方放置构件5和分配梁11。

具体地，所述定位柱8底面沿滑槽10长度方向设置有两根光圆钢筋7，所述光圆钢筋7可沿滑槽10滑动。

所述定位柱8的尺寸为400mm×400mm×450mm，其制作过程如下：采用四根型号为φ10，长度为450mm的螺纹钢筋以菱形竖直分布，采用压力焊法将上述钢筋底端焊接在尺寸为400mm×400mm×10mm的钢板上，再沿钢板边缘之模板，模板高度为450mm，再向模板内部浇铸混凝土使其成型；最后，在钢板底部沿滑槽方向用压力焊法焊接两根型号为φ20，长度为400mm的光圆钢筋，光圆钢筋7置于滑槽10内保证定位柱8可沿滑槽10滑动。

具体地，所述支座14底面沿滑槽10长度方向设置有两根光圆钢筋7，所述光圆钢筋7可沿滑槽10滑动。

所述支座14的制作方法如下：采用一根型号为φ10，长度为350mm的光圆钢筋竖直焊接在一块尺寸为400mm×50mm×10mm的钢板中心，钢板底部沿滑槽方向焊接两根型号为φ20，长度为的50mm的光圆钢筋，光圆钢筋置于滑槽10内保证支座14可沿滑槽10滑动。

所述异形承台6底面设置有多根抗弯钢筋，所述抗弯钢筋十字交错，呈网状分布，所述抗弯钢筋用于承担加载过程中，给异形承台6带来的巨大的弯矩内力，保证异形承台6正常工作。

所述异形承台6为对称的多边形，可选地，设置有10条边，分别为a1～a10，参见图3，所述边a3和a9的连线上设置所述的滑槽10，保证定位柱8在异形承台6上具有足够长的移动距离，使得定位柱8能够支撑不同尺寸的构件5；所述边a5、a6和a7围成的异形承台6的部分，使得异形承台6沿钢梁4长度方向得以延长，从而使异形承台6能够承受加载过程中带来的弯矩，保证整个实验装置的稳定性。

所述异形承台6单边尺寸分别为400mm×1000mm×400mm×1000mm×600mm×400mm×600mm×1000mm×400mm×1000mm的多边相接的异形钢筋混凝土承台，便于支模制作，且在满足了测量要求的同时节省了大量的空间。

本发明的装置整体高度为1800mm，最宽处宽度为2200mm，最窄处为400mm、长度为3300mm。

本发明的再生混凝土恒定荷载变形试验加载及测量装置，具体实现过程如下：

(1)按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》要求，制作三根尺寸均为400mm×400mm×2000mm，配筋方式均为纵筋4B12，箍筋φ8100。试件所用混凝土依次为再生粗骨料取代率0％、50％、100％的普通混凝土与再生混凝土，将三个试件浇筑后放入标准养护室养护28d后开始进行长期加载试验研究。

(2)在异形承台6上的滑槽10内加入5mm深的润滑油，推动两个定位柱8，使其内侧间距为1600mm，将构件5移动至定位柱8上。

(3)将三个支座14依次放入滑槽10内，第一个支座14放至构件5中心正下方，第二支座14与第三个支座14分别置于构件5两受力点的正下方，再将三个百分表16分别置于支座14上，用支座夹15固定。

(4)将钢梁4压在分配梁11上把合力分为两个大小相等的分力对构件5实行三分点加载，然后往加载平台3上加载配重块，为防止配重块在长期试验过程中因吸水导致加载数值变化，对废弃2年以上的混凝土块进行重新称量标定作为加载配重。参照《混凝土结构试验方法标准》GB50152-92要求，试验时先预加载，预加载共分三级，每级加载值为预估总加载值的5％，设备调试正常后卸载，然后重新分级加载至构件弯曲裂缝宽度达到0.2mm范围时停止加载并保持加载不变，认为此时构件处于正常使用极限状态并进行长期持荷。三个待测构件所加的配重块总重量依次为G₁＝1000kg、G₂＝930kg、G₃＝850kg。

参见公式1：

F_合＝G×(L₂÷L₁)     公式1

F_合表示构件所受合力大小；G表示所加配重块的重量；L₂表示钢梁4施力处与加载平台3之间的距离；L₁表示钢梁4施力处与钢臂9之间的距离。

本试验中，L₂＝4000mm，L₁＝500mm，则三个构件实际受的合压力分别为F_合1＝8000kg、F_合2＝7440kg、F_合3＝6800kg，钢梁4将配重块的总重量放大8倍施加在构件5上。

然后分别读取三个百分表16的示数进行记录，此后分别在第40天、205天、508天、885天、1200天的时间测量其挠度值，每次测量均按确定的方向测量，保证测点位置不变。三个加载测量过程完全一致。

在上述测试过程中，百分表16与构件5固定之后不受轻微扰动影响，在较长时间的测量中表现出稳定性和整体性好的优势。本发明的加载及测量装置的试验结果如表1所示：

表1 加载及测量装置的试验结果

备注：(1)试件名称中x％表示再生粗骨料取代率，例如50％表示再生混凝土取代率50％的试件；(2)百分表1、百分表2、百分表3分别表示本发明采用的三个百分表；(3)Yd表示试验开始第Y天时读取的百分表实时数据，例如7d表示试验开始第7天时记录的百分表数据；(4)百分表1、百分表2、百分表3的读数单位为毫米mm。

Claims (8)

1.一种再生混凝土长期变形试验加载及测量装置，其特征在于，包括异形承台(6)，所述异形承台(6)上方设置有两个可相对于异形承台(6)沿水平方向滑动的定位柱(8)，两个所述定位柱(8)的上方共同支撑一个构件(5)，所述构件(5)的上方设置加载装置；

所述两个定位柱(8)之间设置有多个位置可调的百分表(16)。

2.如权利要求1所述的再生混凝土长期变形试验加载及测量装置，其特征在于，所述异形承台(6)上沿其宽度方向设置有滑槽(10)，所述定位柱(8)可沿滑槽(10)滑动。

3.如权利要求1所述的再生混凝土长期变形试验加载及测量装置，其特征在于，所述加载装置包括水平设置且与所述构件(5)垂直的钢梁(4)，所述钢梁(4)一端通过竖直设置的钢臂(9)与异形承台(6)连接，钢梁(4)与钢臂(9)活动式连接；所述钢梁(4)的另一端下方安装加载平台(3)。

4.如权利要求3所述的再生混凝土长期变形试验加载及测量装置，其特征在于，所述钢梁(4)与构件(5)之间设置有一个分配梁(11)；所述分配梁(11)与构件(5)之间设置有圆轴支座(12)和三角支座(17)，所述圆轴支座(12)和三角支座(17)关于分配梁(11)中间位置对称设置。

5.如权利要求2所述的再生混凝土长期变形试验加载及测量装置，其特征在于，所述两个定位柱(8)之间设置有多个支座(14)，所述支座(14)可沿滑槽(10)滑动，所述支座(14)上安装所述的百分表(16)。

6.如权利要求4所述的再生混凝土长期变形试验加载及测量装置，其特征在于，所述定位柱(8)与构件(5)之间设置有三角支座(13)。

7.如权利要求3至6任一所述的再生混凝土长期变形试验加载及测量装置，其特征在于，所述钢梁(4)与钢臂(9)通过销钉连接。

8.如权利要求1至6任一所述的再生混凝土长期变形试验加载及测量装置，其特征在于，所述异形承台(6)为对称的多边形。