CN108760510B - 一种混凝土双轴强度测量装置及测量方法 - Google Patents

一种混凝土双轴强度测量装置及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混凝土双轴强度测量装置，包括安装底板、金属框、第一支架、第一套环、锁紧销、第一安装块和第二安装块，第一安装块的内侧活动连接有若干个均匀排列的滚珠，任意一侧的第一安装块外侧与该侧的金属框之间连接有压力油缸，第一安装块的内侧设有第一安装板，第一安装板的内侧固定连接有压力加载头，第二安装块的内侧通过两个第二支架固定连接有第二滑杆，第二滑杆上活动套设有第二套环，第二套环的外侧通过钢绳连接有第二安装板，第二安装板的内侧活动铰接有拉力加载头，所述任意一侧的第二安装块外侧与该侧的金属框之间连接有拉力油缸。本发明能够改进现有技术的不足，具有更精准的拉力强度测试数据。

Description

一种混凝土双轴强度测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及机械结构领域，尤其涉及一种混凝土双轴强度测量装置及测量方法。
背景技术
混凝土抗拉强度是指混凝土轴心抗拉强度，即混凝土样件受拉力后断裂时所承受的最大负荷载除以截面积所得的应力值，随着国家基础设施建设逐步开展，对建筑物或构筑物的抗拉强度有了更高的要求，越来越多的工程问题牵涉到混凝土的抗拉强度，因此对混凝土样件抗拉强度的检测，有利于准确了解建筑物或构筑物的抗拉强度。实际工程中的混凝土结构大多处于多轴应力状态，但目前国际上还没有混凝土多轴试验的统一标准，导致对混凝土结构的设计理论均是按单轴应力状态设计的，中国实用新型专利CN 201955268U公开了一种混凝土双轴拉压的加载测试装置，这种结构的双轴拉压的加载测试装置，可以用于测量混凝土试件在同时承受拉力与压力下的机械强度，可以直接测量施加于试件上的拉力与压力有效荷载值，但是这种结构的测试装置在测试过程中，很容易出现混凝土试件在受压或受拉状态位置变动，造成测试结果不准确，从而限制了其的适用范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种混凝土双轴强度测量装置及测量方法，能够解决现有技术的不足，具有更精准的拉力强度测试数据。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种混凝土双轴强度测量装置，包括一块正方形的安装底板，所述安装底板的四个边缘固定连接有金属框，安装底板的四个角上方分别连接有第一支架，第一支架包括两个垂直连接的第一滑杆，第一滑杆的另一端与金属框垂直连接，第一滑杆上活动套设有第一套环，第一套环上连接有锁紧销，两根相邻横向的第一滑杆上的第一套环之间固定连接有第一安装块，两根相邻纵向的第一滑杆上的第一套环之间固定连接有第二安装块，第一安装块的内侧活动连接有若干个均匀排列的滚珠，任意一侧的第一安装块外侧与该侧的金属框之间连接有压力油缸，第一安装块的内侧设有第一安装板，第一安装板的内侧固定连接有压力加载头，第二安装块的内侧通过两个第二支架固定连接有第二滑杆，第二滑杆上活动套设有第二套环，第二套环的外侧通过钢绳连接有第二安装板，第二安装板的内侧活动铰接有拉力加载头，所述任意一侧的第二安装块外侧与该侧的金属框之间连接有拉力油缸。
作为优选，所述安装底板上放置有支撑座，支撑座下方连接有若干个万向轮，支撑座的上方放置有混凝土试件。
作为优选，所述两个拉力加载头从前后两侧固定夹持住混凝土试件，拉力加载头与混凝土试件之间还涂覆有粘接胶。没有所述拉力油缸的一侧的拉力加载头与第二安装板之间还固定连接有拉力荷载传感器。
作为优选，所述两个压力加载头分别位于混凝土试件的左右两端，第一安装板的外侧与滚珠互相接触，没有所述压力油缸的一侧的压力加载头与第一安装板之间固定连接有压力传感器。
利用该测量装置在测量混凝土双轴强度时，在压力油缸的驱动下，第一安装块通过第一安装板和压力加载头对混凝土试件进行挤压,在拉力油缸的驱动下，第二安装块通过其外侧滑动设置的第二套环，并依次连接钢绳、第二安装板和拉力加载头，对混凝土试件进行拉伸，当混凝土试件受压发生位置的变动时，与混凝土试件固定连接的拉力加载头、第二安装板、钢绳、第二套环在第二滑杆上滑动，从而实现混凝土试件的受力方向与拉力油缸的受力方向相同。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明的混凝土双轴强度测量装置，正方形的安装底板平放在地面上，混凝土试件放置与安装底板的上方，安装底板四个角上安装的第一支架，由两个第一滑杆组成，四个第一支架的结构，使安装底板的上方，会出现两组互相平行的横向第一滑杆和两组互相平行的纵向第一滑杆的结构，其上方可以通过套设的第一套环活动连接第一安装块和第二安装块，并使第一安装块和第二安装块可以在第一滑杆上直线滑动，两个第一安装块用于对混凝土试件的横向加压，左右的两个第一安装块通过第一安装板和压力加载头对混凝土试件进行挤压，挤压的动力由压力油缸提供，两个第二安装块则可以用于对混凝土试件的纵向拉伸，上下的两个第二安装块，通过其外侧滑动设置的第二套环，并依次连接钢绳、第二安装板和拉力加载头，对混凝土试件进行拉伸，拉伸的动力由拉力油缸提供，进一步的，第一套环上连接有锁紧销，能够将第一套环固定在第一滑杆上，从而实现第一安装块和第二安装块达到锁定位置或可以移动的状态，当工作时，连接拉力油缸一侧的第二安装块为活动状态，可以通过拉力油缸的驱动实现位置移动，而另一侧的第二安装块则为锁定位置状态，连接压力油缸一侧的第一安装块为活动状态，可以通过压力油缸的驱动实现位置移动，而另一侧的第一安装块则为锁定位置状态，从而实现油缸的驱动加压或拉伸，压力传感器位于两个第一安装块之间，拉力荷载传感器则位于两个第二安装块之间，实现对压力或拉力的检测，更进一步的，与混凝土试件固定连接的拉力加载头与第二安装板活动铰接，第二安装板又与第二套环通过非刚性的钢绳互相连接，这种结构能保证第二套环、钢绳、第二安装板和拉力加载头在被拉拽时，能够在一条直线上，保证力传递的直线性，当混凝土试件受压发生位置的横向变动时，与混凝土试件固定连接的拉力加载头、第二安装板会被带动发生移动，而钢绳则可以拉动第二套环在第二滑杆上滑动，从而能够保证混凝土试件的受力方向能一直与拉力油缸的受力方向相同，保证拉力荷载传感器的读数即为施加在混凝土试件上的拉力净荷载值，而如果混凝土试件在拉拽作用下发生纵向位置移动，与压力加载头固定连接的第一安装板，则会在滚珠的滑动作用下，与第一安装块之间产生一端位置变动，这种结构下，能够防止拉力油缸的拉力部分被第一安装板和第一安装块之间的静摩擦力所抵消，从而进一步的避免在同时对混凝土试件加压和拉拽时，拉力油缸拉力的损失，从而使得本发明，能够降低混凝土试件的位置变动对测试结果的影响度，从而保证拉力荷载传感器的读数精准度。支撑座及其下方的万向轮，用于放置混凝土试件，从而降低混凝土试件与安装底板之间的摩擦力，保证混凝土试件运动的顺畅度。两个拉力加载头对混凝土试件的夹持，并配合，其间涂覆的粘接胶，能达到拉力加载头与混凝土试件之间的良好固定，拉力荷载传感器位于拉力加载头与第二安装板之间的结构，能够保证测试拉力的准确度。压力传感器位于压力加载头与第一安装板之间的结构，能够保证测试压力的准确度。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的结构图。
图2是本发明一个具体实施方式中拉力油缸上方的结构图。
图3是本发明一个具体实施方式中混凝土试件纵向受力的结构图。
图4是本发明一个具体实施方式中第二滑杆与第二套环的结构图。
图5是本发明一个具体实施方式中金属环的结构图。
图6是本发明一个具体实施方式中混凝土试件的受力原理图。
图中：1、安装底板；2、第一支架；3、第一套环；4、锁紧销；5、压力油缸；6、第一安装块；7、滚珠；8、第一安装板；9、压力加载头；10、混凝土试件；11、压力传感器；12、第二安装块；13、拉力荷载传感器；14、拉力加载头；15、拉力油缸；16、第二支架；17、第二滑杆；18、第二套环；19、钢绳；20、第二安装板；21、支撑座；22、万向轮；23、第一滑杆；24、金属框；25、环形油腔；26、圆筒体；27、金属环；28、第三支架；29、轮子。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参照图1-6，本发明一个具体实施方式包括一块正方形的安装底板1，所述安装底板1的四个边缘固定连接有金属框24，安装底板1的四个角上方分别连接有第一支架2，第一支架2包括两个垂直连接的第一滑杆23，第一滑杆23的另一端与金属框24垂直连接，第一滑杆23上活动套设有第一套环3，第一套环3上连接有锁紧销4，两根相邻横向的第一滑杆23上的第一套环3之间固定连接有第一安装块6，两根相邻纵向的第一滑杆23上的第一套环3之间固定连接有第二安装块12，第一安装块6的内侧活动连接有若干个均匀排列的滚珠7，任意一侧的第一安装块6外侧与该侧的金属框24之间连接有压力油缸5，第一安装块6的内侧设有第一安装板8，第一安装板8的内侧固定连接有压力加载头9，第二安装块12的内侧通过两个第二支架16固定连接有第二滑杆17，第二滑杆17上活动套设有第二套环18，第二套环18的外侧通过钢绳19连接有第二安装板20，第二安装板20的内侧活动铰接有拉力加载头14，所述任意一侧的第二安装块12外侧与该侧的金属框24之间连接有拉力油缸15。本发明的混凝土双轴强度测量装置，可以测量混凝土试件10水平方向上X轴和Y轴的受力，正方形的安装底板1平放在地面上，混凝土试件10放置与安装底板1的上方，安装底板1四个角上安装的第一支架2，由两个第一滑杆23组成，四个第一支架2的结构，使安装底板1的上方，会出现两组互相平行的横向第一滑杆23和两组互相平行的纵向第一滑杆23的结构，其上方可以通过套设的第一套环3活动连接第一安装块6和第二安装块12，并使第一安装块6和第二安装块12可以在第一滑杆23上直线滑动，两个第一安装块6用于对混凝土试件10的横向加压，左右的两个第一安装块6通过第一安装板8和压力加载头9对混凝土试件10进行挤压，挤压的动力由压力油缸5提供，两个第二安装块12则可以用于对混凝土试件10的纵向拉伸，上下的两个第二安装块12，通过其外侧滑动设置的第二套环18，并依次连接钢绳19、第二安装板20和拉力加载头14，对混凝土试件10进行拉伸，拉伸的动力由拉力油缸15提供，进一步的，第一套环3上连接有锁紧销4，能够将第一套环3固定在第一滑杆23上，从而实现第一安装块6和第二安装块12达到锁定位置或可以移动的状态，当工作时，连接拉力油缸15一侧的第二安装块12为活动状态，可以通过拉力油缸15的驱动实现位置移动，而另一侧的第二安装块12则为锁定位置状态，连接压力油缸5一侧的第一安装块6为活动状态，可以通过压力油缸5的驱动实现位置移动，而另一侧的第一安装块6则为锁定位置状态，从而实现油缸的驱动加压或拉伸，压力传感器11位于两个第一安装块6之间，拉力荷载传感器13则位于两个第二安装块12之间，实现对压力或拉力的检测，更进一步的，与混凝土试件10固定连接的拉力加载头14与第二安装板20活动铰接，第二安装板20又与第二套环18通过非刚性的钢绳19互相连接，这种结构能保证第二套环18、钢绳19、第二安装板20和拉力加载头14在被拉拽时，能够在一条直线上，保证力传递的直线性，当混凝土试件10受压发生位置的横向变动时，与混凝土试件10固定连接的拉力加载头14、第二安装板20会被带动发生移动，而钢绳19则可以拉动第二套环18在第二滑杆17上滑动，从而能够保证混凝土试件10的受力方向能一直与拉力油缸15的受力方向相同，保证拉力荷载传感器13的读数即为施加在混凝土试件10上的拉力净荷载值，而如果混凝土试件10在拉拽作用下发生纵向位置移动，与压力加载头9固定连接的第一安装板8，则会在滚珠的滑动作用下，与第一安装块6之间产生一端位置变动，这种结构下，能够防止拉力油缸15的拉力部分被第一安装板8和第一安装块6之间的静摩擦力所抵消，从而进一步的避免在同时对混凝土试件10加压和拉拽时，拉力油缸15拉力的损失，从而使得本发明，能够降低混凝土试件10的位置变动对测试结果的影响度，从而保证拉力荷载传感器13的读数精准度。
所述安装底板1上放置有支撑座21，支撑座21下方连接有若干个万向轮22，支撑座21的上方放置有混凝土试件10。支撑座21及其下方的万向轮22，用于放置混凝土试件10，从而降低混凝土试件10与安装底板1之间的摩擦力，保证混凝土试件10运动的顺畅度。所述两个拉力加载头14从前后两侧固定夹持住混凝土试件10，拉力加载头14与混凝土试件10之间还涂覆有粘接胶。没有所述拉力油缸15的一侧的拉力加载头14与第二安装板20之间还固定连接有拉力荷载传感器13。两个拉力加载头14对混凝土试件10的夹持，并配合，其间涂覆的粘接胶，能达到拉力加载头14与混凝土试件10之间的良好固定，拉力荷载传感器13位于拉力加载头14与第二安装板20之间的结构，能够保证测试拉力的准确度。所述两个压力加载头9分别位于混凝土试件10的左右两端，第一安装板8的外侧与滚珠7互相接触，没有所述压力油缸5的一侧的压力加载头9与第一安装板8之间固定连接有压力传感器11。压力传感器1位于压力加载头9与第一安装板8之间的结构，能够保证测试压力的准确度。
另外，为了进一步保证数据测试的准确度，所述第二套环18包括其外部的圆筒体26，圆筒体26的两侧内部固定插设有金属环27，金属环27的内侧连接有若干个环形排布的第三支架28，第三支架28的内侧轴接有轮子29，轮子29的内侧与第二滑杆17互相连接，圆筒体26在两个金属环27之间部分设置有环形油腔25，环形油腔25内部填充有润滑油脂，通过上述结构，第二套环18上的两个金属环27，内内侧连接的轮子能使第二滑杆17与第二套环18之间的摩擦力为滚动摩擦力，从而使摩擦力显著减小，而环形油腔25，则能够进一步的提供润滑，降低摩擦力，从而保证第二套环18与第二滑杆17之间移动更加顺畅，力损失更小。
一种上述混凝土双轴强度测量装置的测量方法，包括以下步骤：在压力油缸5的驱动下，第一安装块6通过第一安装板8和压力加载头9对混凝土试件10进行挤压,在拉力油缸15的驱动下，第二安装块12通过其外侧滑动设置的第二套环18，并依次连接钢绳19、第二安装板20和拉力加载头14，对混凝土试件10进行拉伸，当混凝土试件10受压发生位置的变动时，与混凝土试件10固定连接的拉力加载头14、第二安装板20、钢绳19、第二套环18在第二滑杆17上滑动，从而实现混凝土试件10的受力方向与拉力油缸15的受力方向相同。
其中，本发明中使用的压力传感器、拉力荷载传感器、拉力加载头和压力加载头等器件在背景技术引用的专利文献中已经进行了充分的公开，属于成熟的现有技术，在此不再详述其具体结构。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种混凝土双轴强度测量装置，包括一块正方形的安装底板(1)，其特征在于：所述安装底板(1)的四个边缘固定连接有金属框(24)，安装底板(1)的四个角上方分别连接有第一支架(2)，第一支架(2)包括两个垂直连接的第一滑杆(23)，第一滑杆(23)的另一端与金属框(24)垂直连接，第一滑杆(23)上活动套设有第一套环(3)，第一套环(3)上连接有锁紧销(4)，两根相邻横向的第一滑杆(23)上的第一套环(3)之间固定连接有第一安装块(6)，两根相邻纵向的第一滑杆(23)上的第一套环(3)之间固定连接有第二安装块(12)，第一安装块(6)的内侧活动连接有若干个均匀排列的滚珠(7)，任意一侧的第一安装块(6)外侧与该侧的金属框(24)之间连接有压力油缸(5)，第一安装块(6)的内侧设有第一安装板(8)，第一安装板(8)的内侧固定连接有压力加载头(9)，第二安装块(12)的内侧通过两个第二支架(16)固定连接有第二滑杆(17)，第二滑杆(17)上活动套设有第二套环(18)，第二套环(18)的外侧通过钢绳(19)连接有第二安装板(20)，第二安装板(20)的内侧活动铰接有拉力加载头(14)，所述任意一侧的第二安装块(12)外侧与该侧的金属框(24)之间连接有拉力油缸(15)；
利用该测量装置在测量混凝土双轴强度时，在压力油缸(5)的驱动下，第一安装块(6)通过第一安装板(8)和压力加载头(9)对混凝土试件(10)进行挤压,在拉力油缸(15)的驱动下，第二安装块(12)通过其外侧滑动设置的第二套环(18)，并依次连接钢绳(19)、第二安装板(20)和拉力加载头(14)，对混凝土试件(10)进行拉伸，当混凝土试件(10)受压发生位置的变动时，与混凝土试件(10)固定连接的拉力加载头(14)、第二安装板(20)、钢绳(19)、第二套环(18)在第二滑杆(17)上滑动，从而实现混凝土试件(10)的受力方向与拉力油缸(15)的受力方向相同。
2.根据权利要求1所述的混凝土双轴强度测量装置，其特征在于：所述安装底板(1)上放置有支撑座(21)，支撑座(21)下方连接有若干个万向轮(22)，支撑座(21)的上方放置有混凝土试件(10)。
3.根据权利要求1所述的混凝土双轴强度测量装置，其特征在于：所述两个拉力加载头(14)从前后两侧固定夹持住混凝土试件(10)，拉力加载头(14)与混凝土试件(10)之间还涂覆有粘接胶；没有所述拉力油缸(15)的一侧的拉力加载头(14)与第二安装板(20)之间还固定连接有拉力荷载传感器(13)。
4.根据权利要求1所述的混凝土双轴强度测量装置，其特征在于：所述两个压力加载头(9)分别位于混凝土试件(10)的左右两端，第一安装板(8)的外侧与滚珠(7)互相接触，没有所述压力油缸(5)的一侧的压力加载头(9)与第一安装板(8)之间固定连接有压力传感器(11)。
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