CN108088733A - 一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，包括基座、机架、加载梁及伸缩机构，所述机架包括左立柱、右立柱和反力梁，左立柱和右立柱平行竖向设置在基座上。所述反力梁水平布置在基座的上方，其两端分别与左立柱和右立柱的上部可拆卸相连。所述加载梁设于反力梁的正下方，且位于左立柱和右立柱之间。伸缩机构位于加载梁与反力梁之间的中部位置。所述基座上设置有用于支撑箱涵的两个下支撑梁，两个下支撑梁呈一前一后平行布置。本发明还公开了一种试验方法，采用上述用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置。本发明结构设计合理，通用性好，实用性强，适用多个尺寸型号的箱涵，制造成本低，操作方便，测量结果精确，工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及建筑机械技术领域，具体涉及一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置及试验方法。
背景技术
混凝土箱涵通常使用于状况复杂的环境且长期处于受外力的状态，因此要求混凝土箱涵具备较高的强度，承受外载荷破坏的能力强。由于混凝土箱涵的尺寸较大，难以测量其抵抗外载荷对其的破坏情况，因此，需要一种能够测试箱涵抵抗外压载荷加载装置和测量方法，测得混凝土箱涵的裂缝载荷值和破坏载荷值，以保证混凝土箱涵具有较高的使用安全性和抵抗外力破坏的能力。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明一个目的在于提出一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，解决混凝土箱涵的裂缝载荷值和破坏载荷值难以精确测量的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，包括基座、机架、加载梁及伸缩机构，所述机架包括左立柱、右立柱和反力梁，左立柱和右立柱平行竖向设置在基座上。所述反力梁水平布置在基座的上方，其两端分别与左立柱和右立柱的上部相连。所述加载梁设于反力梁的正下方，且位于左立柱和右立柱之间。伸缩机构位于加载梁与反力梁之间的中部位置。所述基座上设置有用于支撑箱涵的两个下支撑梁，两个下支撑梁呈一前一后平行布置。
优选地，基座的上表面内呈一左一右设有两个预埋组件，每个预埋组件包括两个纵向平行布置的两个预埋梁，下支撑梁与其下方的预埋梁可拆卸相连。
优选地，所述左立柱和右立柱的上部，分别设有一个可实现反力梁高度调整的安装组件，反力梁的两端通过销轴分别与左立柱和右立柱的安装组件可拆卸相连。反力梁的顶部，对称设置有两个吊耳。
优选地，所述加载梁的轴线，与反力梁的轴线及两个下支撑梁的轴线均平行。所述下支撑梁的顶部设置有与其相匹配的第一橡胶垫板，加载梁的底部设有与其相适配的第二橡胶垫板，第一、第二橡胶垫板的厚度均≥25mm。
优选地，所述左立柱和右立柱均为钢制的框架结构，且分别固定安装有梯子，两个梯子呈对称的方式布置。
优选地，所述反力梁和加载梁的主体部分均由H型钢制成。
优选地，所述伸缩机构为千斤顶。
本发明另一个目的在于提出一种试验方法。
一种试验方法，采用上述用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，包括如下步骤：步骤一，根据箱涵的尺寸调节反力梁的高度、两个下支撑梁之间的宽度，将箱涵横放于两个下支撑梁上，加载梁放在箱涵的上方且位于箱涵轴线的正上方，同时保证两个下支撑梁分别位于箱涵两个竖向的侧面的正下方。步骤二，启动伸缩机构，伸缩机构通过加载梁对箱涵的顶部施加载荷，施加载荷采用分级加荷的方式，且加荷速度约为每分钟30kN/m，测量箱涵的实际裂缝载荷值。步骤三，在步骤二的基础上继续对箱涵的顶部施加载荷，施加载荷也采用分级加荷的方式，测量箱涵的实际破坏载荷值。
优选地，步骤二中，实际裂缝载荷值的测定分如下几步：第一步，由零加荷至规定裂缝荷载值的80％，按规定裂缝荷载值的20％进行分级加荷，每级保持加荷荷载lmin，观察有无裂缝，若有裂缝，用读数显微镜和塞尺测量其宽度。第二步，继续按规定裂缝荷载值的10％进行分级加荷，每级保持加荷荷载lmin，加荷至规定裂缝荷载值后，保持规定裂缝荷载3min，再次测量裂缝宽度。第三步，在测得裂缝宽度小于0.02mm的情况下，继续按规定裂缝荷载值的5％分级加荷，每级保持加荷荷载3min直到裂缝宽度达到或超过0.02mm。
优选地，步骤三中，实际破坏载荷值的测定分如下几步：第一步，继续加荷至规定破坏荷载的80％，保持加荷荷载lmin，观察有无破坏。第二步，如未破坏，继续按规定破坏荷载值的10％继续分级加荷，每级保持加荷荷载lmin，加荷至规定破坏荷载值后，保持加荷荷载3min，检查破坏情况。第三步，如未破坏，继续按规定破坏荷载值的5％分级加荷，每级保持加荷荷载3min，直到破坏。
通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明结构设计合理，通用性好，实用性强，适用多个尺寸型号的箱涵，制造成本低，操作方便，测量结果精确，工作效率高。
附图说明
图1是本发明一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置的结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
实施例1，结合图1，一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，包括基座1、机架2、加载梁3及伸缩机构4，基座1是由混凝土预制制成，所述机架2包括左立柱21、右立柱22和反力梁23，左立柱21和右立柱22一左一右平行竖向设置在基座1上，左立柱21和右立柱22之间间隔一定的距离，两个立柱的下端均与基座1固定相连。基座1的上表面内呈一左一右设有两个预埋组件5，每个预埋组件5包括两个纵向平行布置的两个预埋梁，两个预埋组件5分别与左立柱21和右立柱22一一对应。具体地，左立柱21的下端与位于左侧的预埋组件5的中部固定焊接，右立柱22的下端与位于右侧的预埋组件5的中部固定焊接。
所述左立柱21和右立柱22均为方形柱状的钢制框架结构，左立柱21和右立柱22的前侧分别固定安装有梯子6，两个梯子6呈左右对称的方式固定在基座1的上方，两个梯子6的下端均与基座1的上表固定，两个梯子6的上部分别与左立柱21和右立柱22固定连接。所述反力梁23水平布置在左立柱21和右立柱22之间且位于基座1的上方，反力梁23的两端分别插入左立柱21和右立柱22内，且与左立柱21和右立柱22的上部可拆卸连接。
所述左立柱21和右立柱22的上部，分别设有一个可实现反力梁23高度调整的安装组件24，每个立柱上的安装组件24位于其对应的梯子6的上方，包括两个相对设置在该立柱前后侧壁上的安装板241。每个安装板241均设置有一组规则分布的装配孔，位于同一立柱上的两个安装板241上的一组装配孔分别一一对应。反力梁23的主体部分是由H型钢制成，其左右两端及中部的前后侧面上，均固定焊接有加强板，目的为了提高反力梁23的刚度，反力梁23的两端分别通过销轴25分别与左立柱21和右立柱22的安装组件24可拆卸相连。反力梁23的顶部，对称设置有两个吊耳26，在需要调整反力梁23与左立柱21和右立柱22的安装位置时，使用吊车吊起反力梁23。
所述加载梁3设置在反力梁23的正下方，且位于左立柱21和右立柱22之间，所述加载梁3的主体部分由H型钢制成，加载梁3的左右两端及中部的前后侧面上，也均固定焊接有加强板，目的为了提高加载梁3的刚度。加载梁3中部的上表面和反力梁23中部的下表面，均设置有第三橡胶垫板27，两个第二橡胶垫板27正向相对，所述伸缩机构4为千斤顶，位于加载梁3的第三橡胶垫板27与反力梁23的第三橡胶垫板27之间，伸缩机构4为加载梁3提供动力。
所述基座1的上表面上设置有用于支撑箱涵8的两个下支撑梁7，两个下支撑梁7呈一前一后平行布置，每个下支撑梁7均与其下方的预埋梁可拆卸相连，进而可调节两个下支撑梁7之间的宽度，以适用于多个型号的箱涵。所述加载梁3的轴线，与反力梁23的轴线及两个下支撑梁7的轴线均平行，在使用状态下加载梁3和反力梁23的轴线均位于箱涵中心轴线的正上方且与其平行。所述下支撑梁7的顶部设置有与其相匹配的第一橡胶垫板71，加载梁3的底部设有与其相适配的第二橡胶垫板，第一、第二橡胶垫板的厚度均≥25mm。在使用过程中，避免加载梁3和下支撑梁7与箱涵直接接触，局部压力过大导致破坏。
实施例2，结合图1，一种试验方法，采用上述一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，包括如下步骤：
步骤一，根据箱涵8的尺寸调节反力梁23竖直方向的水平高度，调整两个下支撑梁7之间的宽度，调整完毕后将箱涵8横放于两个下支撑梁上7，箱涵8的两个开口分别朝向左立柱21和右立柱22。将加载梁3横放在箱涵8的上表面，使加载梁3的轴线与箱涵8轴线平行，保证加载梁3的两端伸出箱涵8的左右两侧。同时，保证箱涵两个竖向的侧面，分别位于两个下支撑梁7的正上方。将伸缩机构4放置于加载梁3上表面的第三橡胶垫板27的中间位置，调整伸缩机构4，使其伸缩端与反力梁23底部的第三橡胶垫板27刚好接触。
步骤二，启动伸缩机构4，伸缩机构4通过加载梁3对箱涵8的顶部施加载荷，施加载荷采用分级加荷的方式，且加荷速度约为每分钟30kN/m，测量箱涵8的实际裂缝载荷值。箱涵8的实际裂缝载荷值的测定分如下几步：第一步，由零加荷至规定裂缝荷载值的80％，按规定裂缝荷载值的20％进行分级加荷，每级保持加荷荷载lmin，观察有无裂缝，若有裂缝，用读数显微镜和塞尺测量其宽度。第二步，继续按规定裂缝荷载值的10％进行分级加荷，每级保持加荷荷载lmin，加荷至规定裂缝荷载值后，保持规定裂缝荷载3min，再次测量裂缝宽度。第三步，在测得裂缝宽度小于0.02mm的情况下，继续按规定裂缝荷载值的5％分级加荷，每级保持加荷荷载3min直到裂缝宽度达到或超过0.02mm。
步骤三，在步骤二的基础上对箱涵的顶部继续施加载荷，施加载荷也采用分级加荷的方式，测量箱涵8的实际破坏载荷值。实际破坏载荷值的测定分如下几步：第一步，继续加荷至规定破坏荷载的80％，保持加荷荷载lmin，观察有无破坏。第二步，如未破坏，继续按规定破坏荷载值的10％继续分级加荷，每级保持加荷荷载lmin，加荷至规定破坏荷载值后，保持加荷荷载3min，检查破坏情况。第三步，如未破坏，继续按规定破坏荷载值的5％分级加荷，每级保持加荷荷载3min，直到破坏。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，包括基座、机架、加载梁及伸缩机构，其特征在于，所述机架包括左立柱、右立柱和反力梁，左立柱和右立柱平行竖向设置在基座上；所述反力梁水平布置在基座的上方，其两端分别与左立柱和右立柱的上部相连；所述加载梁设于反力梁的正下方，且位于左立柱和右立柱之间；伸缩机构位于加载梁与反力梁之间的中部位置；所述基座上设置有用于支撑箱涵的两个下支撑梁，两个下支撑梁呈一前一后平行布置。
2.根据权利要求1所述的一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，其特征在于，基座的上表面内呈一左一右设有两个预埋组件，每个预埋组件包括两个纵向平行布置的两个预埋梁，下支撑梁与其下方的预埋梁可拆卸相连。
3.根据权利要求1所述的一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，其特征在于，所述左立柱和右立柱的上部，分别设有一个可实现反力梁高度调整的安装组件，反力梁的两端通过销轴分别与左立柱和右立柱的安装组件可拆卸相连；反力梁的顶部，对称设置有两个吊耳。
4.根据权利要求1所述的一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，其特征在于，所述加载梁的轴线，与反力梁的轴线及两个下支撑梁的轴线均平行；所述下支撑梁的顶部设置有与其相匹配的第一橡胶垫板，加载梁的底部设有与其相适配的第二橡胶垫板，第一、第二橡胶垫板的厚度均≥25mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，其特征在于，所述左立柱和右立柱均为钢制的框架结构，且分别固定安装有梯子，两个梯子呈对称的方式布置。
6.根据权利要求1所述的一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，其特征在于，所述反力梁和加载梁的主体部分均由H型钢制成。
7.根据权利要求1所述的一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，其特征在于，所述伸缩机构为千斤顶。
8.一种试验方法，采用权利要求1至7任意一项所述一种用于混凝土箱涵的外压荷载加载装置，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，根据箱涵的尺寸调节反力梁的高度、两个下支撑梁之间的宽度，将箱涵横放于两个下支撑梁上，加载梁放在箱涵的上方且位于箱涵轴线的正上方，同时保证两个下支撑梁分别位于箱涵两个竖向的侧面的正下方；步骤二，启动伸缩机构，伸缩机构通过加载梁对箱涵的顶部施加载荷，施加载荷采用分级加荷的方式，且加荷速度约为每分钟30kN/m，测量箱涵的实际裂缝载荷值；步骤三，在步骤二的基础上继续对箱涵的顶部施加载荷，施加载荷也采用分级加荷的方式，测量箱涵的实际破坏载荷值。
9.根据权利要求8所述的一种试验方法，其特征在于，步骤二中，实际裂缝载荷值的测定分如下几步：第一步，由零加荷至规定裂缝荷载值的80％，按规定裂缝荷载值的20％进行分级加荷，每级保持加荷荷载lmin，观察有无裂缝，用读数显微镜和塞尺测量其宽度；第二步，继续按规定裂缝荷载值的10％进行分级加荷，每级保持加荷荷载lmin，加荷至规定裂缝荷载值后，保持规定裂缝荷载3min，再次测量裂缝宽度；第三步，在测得裂缝宽度小于0.02的情况下，继续按规定裂缝荷载值的5％分级加荷，每级保持加荷荷载3min直到裂缝宽度达到或超过0.20mm。
10.根据权利要求8所述的一种试验方法，其特征在于，步骤三中，实际破坏载荷值的测定分如下几步：第一步，继续加荷至规定破坏荷载的80％，保持加荷荷载lmin，观察有无破坏；第二步，如未破坏，继续按规定破坏荷载值的10％继续分级加荷，每级保持加荷荷载lmin，加荷至规定破坏荷载值后，保持加荷荷载3min，检查破坏情况；第三步，如未破坏，继续按规定破坏荷载值的5％分级加荷，每级保持加荷荷载3min，直到破坏。
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