CN110361254B - 一种腐蚀环境反复荷载耦合作用装置 - Google Patents

一种腐蚀环境反复荷载耦合作用装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，包括底板、试件固定装置、试件腐蚀装置和试件加载装置。试件固定装置用以将钢筋混凝土柱地梁固定于底板上；试件腐蚀装置包括腐蚀溶液储存罐、支架和半箱体；试件加载装置包括试件夹具、限位螺丝、液压伺服作动器和角度调节千斤顶。本发明能够模拟在腐蚀环境中构件在反复荷载作用下的抗震性能，操作比较简单，适用不同尺寸的T形构件。

Description

一种腐蚀环境反复荷载耦合作用装置
技术领域
本发明涉及土木与结构工程技术领域，特别是涉及一种用于测试腐蚀构件在反复荷载作用下抗震性能试验装置。
背景技术
腐蚀环境中的桥梁，长期处于高浓度SO42-、CO32-、Mg2+、Cl-等腐蚀性离子环境中，致使桥梁在腐蚀条件下的耐久性退化严重，承载能力退化，进而影响整个结构的抗震性能，从而危害结构安全。
因此很有必要通过测试手段，测试腐蚀和荷载耦合作用下混凝土构件抗震性能。
传统试验中对混凝土构件根部腐蚀后，在反复荷载作用下构件的抗震性能的试验相对较少，大部分是先对构件全浸泡腐蚀，再对构件进行反复荷载试验，这样造成较多的人力、物力、财力的浪费而且不能很好模拟自然环境中混凝土构件在荷载和腐蚀作用下损伤情况。此外，传统的反复荷载装置比较复杂，而且比较占用空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，用以模拟在腐蚀环境中构件在反复荷载作用下的抗震性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，用于测试带钢筋混凝土柱地梁的钢筋混凝土柱，包括：
底板；
试件固定装置，所述试件固定装置用以将所述钢筋混凝土柱地梁固定于所述底板上；
试件腐蚀装置，所述试件腐蚀装置包括腐蚀溶液储存罐、支架和半箱体，所述支架包括横杆和竖杆，所述横杆的两端分别与两个所述竖杆垂直固定连接，所述半箱体固定于所述横杆上，所述支架为两个，两个所述支架上的所述半箱体相对设置且能够密封相抵，所述底板上设有两个相互平行的第一滑槽，所述支架的两个竖杆的下端分别与两个所述第一滑槽沿左右方向滑动接触，一个箱体进液口和一个箱体出液口各设置于其中一个所述半箱体上，所述腐蚀溶液储存罐的出液口通过管路与所述箱体进液口连通；
试件加载装置，所述试件加载装置包括试件夹具、限位螺丝、液压伺服作动器和角度调节千斤顶，所述两个所述试件夹具分别贴紧于所述钢筋混凝土柱的左右两侧，所述限位螺丝将两个所述钢筋混凝土柱固定连接，所述液压伺服作动器为两个，每个所述液压伺服作动器的一端与所述试件夹具转动连接，每个所述液压伺服作动器的另一端与所述底板转动连接，所述角度调节千斤顶连接所述液压伺服作动器和所述底板，所述角度调节千斤顶为两个。
优选地，所述试件固定装置包括地脚螺栓、反力板和压板，两个所述压板分别压在所述钢筋混凝土柱地梁的上表面上，所述地脚螺栓的下端固定于所述底板上，所述地脚螺栓的上端向上穿过所述压板并与螺母螺纹连接，两个所述反力板倾斜固定于所述底板的上表面且位于所述钢筋混凝土柱地梁的左右两侧，两个所述反力板的上端分别用以和所述钢筋混凝土柱地梁的左右两侧相抵。
优选地，两个所述压板的延伸方向为前后方向，每个所述压板上固定连接两个所述地脚螺栓，两个所述地脚螺栓分别位于钢筋混凝土柱地梁的前后两侧。
优选地，所述压板为工字型钢压板。
优选地，所述试件腐蚀装置还包括废液罐，所述箱体出液口通过管路与所述废液罐连通。
优选地，所述横杆的两端各固定有一上下开口的方形槽，所述方形槽套设于所述竖杆外，所述方形槽通过螺钉与所述竖杆固定连接，所述竖杆上由上至下等间距设有多个卡槽，所述方形槽上设有螺纹孔，所述螺钉与所述螺纹孔螺纹连接，所述螺钉的小径端插入所述卡槽内。
优选地，所述横杆上设有沿前后方向延伸的第二滑槽，所述第二滑槽内固定有一滑杆，所述半箱体上固定有连接体，所述连接体具有T型槽，所述滑杆的宽度大于所述T型槽的槽口的宽度，所述T型槽与所述滑杆滑动接触且相互限位。
优选地，其中一个所述半箱体内固定有一液位传感器。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的腐蚀环境反复荷载耦合作用装置能够模拟在腐蚀环境中构件在反复荷载作用下的抗震性能，其操作简单，适用不同尺寸的T形构件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例腐蚀环境反复荷载耦合作用装置的结构示意图；
图2为试件固定装置的结构示意图；
图3为腐蚀溶液储存罐的结构示意图；
图4为腐蚀箱的内部构造示意图；
图5为腐蚀箱的平面图；
图6为试件加载装置结构示意图；
附图标记说明：1试件夹具；2竖杆；3限位螺丝；4方形槽；5液压伺服作动器；6角度调节千斤顶；7压板；8反力板；9第一滑槽；10罐体注液口；11腐蚀溶液储存罐；12罐体出液口；13废液进口；14箱体进液口；15接缝；16腐蚀箱；17卡槽；18腐蚀箱盖；19挂钩；20钢筋混凝土柱；21钢筋混凝土柱地梁；22地脚螺栓；23转轴；24底板；25连接体；26第二滑槽；27凸字型接缝端；28凹字形接缝端；29液位传感器；30箱体出液口；31废液罐；32横杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，用以模拟在腐蚀环境中构件在反复荷载作用下的抗震性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-6所示，本实施例提供一种腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，用于测试带钢筋混凝土柱地梁21的钢筋混凝土柱20，包括底板24、试件固定装置、试件腐蚀装置和试件加载装置。
其中，试件固定装置用以将钢筋混凝土柱地梁21固定于底板24上，以便于对钢筋混凝土柱20加载。试件腐蚀装置包括腐蚀溶液储存罐11、支架和半箱体，支架包括横杆32和竖杆2，腐蚀溶液储存罐11上设有罐体注液口10和罐体出液口12。横杆32的两端分别与两个竖杆2垂直固定连接，横杆32在竖杆2上的安装高度能够调整，半箱体固定于横杆32上。支架为两个，两个支架上的半箱体相对设置且能够密封相抵。底板24上设有两个相互平行的第一滑槽9，支架的两个竖杆2的下端分别与两个第一滑槽9沿左右方向滑动接触。一个箱体进液口14和一个箱体出液口30各设置于其中一个半箱体上，本实施例中箱体进液口14和箱体出液口30设置于不同的半箱体上，罐体出液口12通过管路与箱体进液口14连通，管路上设有进液阀门。两个半箱体密封相抵后形成一个腐蚀箱16，腐蚀箱16上下开口，腐蚀箱16的下沿和钢筋混凝土柱地梁的上表面密封连接，腐蚀箱16将钢筋混凝土柱20的根部包围在内，腐蚀箱16内填充腐蚀性液体后可模拟桥梁上的钢筋混凝土柱20的腐蚀环境。为了实现两个半箱体的紧密相抵，本实施例的一个半箱体上设有凸字型接缝端27，另一个半箱体上设有凹字形接缝端28，凸字型接缝端27用以和凹字形接缝端28对接。为了提高安全性，本实施例还包括一个腐蚀箱盖18，两个半箱体密封相抵后可将腐蚀箱盖18盖在腐蚀箱16上，腐蚀箱盖18上与钢筋混凝土柱20对应位置设有开口。试件加载装置包括试件夹具1、限位螺丝3、液压伺服作动器5和角度调节千斤顶6，两个试件夹具1分别贴紧于钢筋混凝土柱20的左右两侧，限位螺丝3将两个钢筋混凝土柱20固定连接。液压伺服作动器5为两个，每个液压伺服作动器5的一端与试件夹具1转动连接，本实施例中液压伺服作动器5的端部和试件夹具1通过挂钩19连接，每个液压伺服作动器5的另一端具有转轴23，该转轴23与底板24转动连接。角度调节千斤顶6连接液压伺服作动器5和底板24，角度调节千斤顶6为两个。由于液压伺服作动器5与底板24为转动连接而非完全固定，在不进行试验时需角度调节千斤顶6对液压伺服作动器5进行支撑，在进行试验时也要根据需要调整加载角度，用角度调节千斤顶6对摆动结构进行支撑为常用手段，此处不再赘述。
本实施例的腐蚀环境反复荷载耦合作用装置在使用时，通过调整横杆32和竖杆2的位置，使得两个半箱体之间密封相抵，形成一个腐蚀箱16。为提高密封性，在两个半箱体的接缝15位置贴覆有防水胶带。腐蚀箱16下沿和钢筋混凝土柱地梁的上表面密封连接，打开进液阀门即可使腐蚀液体流入腐蚀箱16内，模拟腐蚀环境。通过将两个试件夹具1夹紧钢筋混凝土柱20，使用两个液压伺服作动器5分别对两个试件夹具1加载，即可模拟桥梁载荷。本实施例在加载时，将液压伺服作动器5和电脑控制系统连接，系统控制角度调节千斤顶6调整作动器的角度进行加载，当其中一个液压伺服作动器5收缩加载时产生水平和竖向荷载，另外一个液压伺服作动器5对钢筋混凝土柱20不产生力的作用，当一端停止加载时腐蚀15天后，另外一个液压伺服作动器5开始反向加载，加载停止后再腐蚀15d，进行反复循环加载试验。试验完毕后，将腐蚀废液从箱体出液口30处导出，将两个半箱体拆开，移动两个支架分别至第一滑槽9的左右两端。
试件固定装置的形式有多种，只要能够固定钢筋混凝土柱地梁21即可。本实施例的试件固定装置包括地脚螺栓22、反力板8和压板7，两个压板7分别压在钢筋混凝土柱地梁21的上表面上，地脚螺栓22的下端固定于底板24上，地脚螺栓22的上端向上穿过压板7并与螺母螺纹连接，通过地脚螺栓22和螺母将钢筋混凝土柱地梁21压紧于底板24上。两个反力板8倾斜固定于底板24的上表面且位于钢筋混凝土柱地梁21的左右两侧，两个反力板8的上端分别用以和钢筋混凝土柱地梁的左右两侧相抵，防止钢筋混凝土柱地梁21被施加载荷时向左或向右滑移。
具体的，本实施例中压板7为工字型钢压板7，两个压板7的延伸方向为前后方向，每个压板7上固定连接两个地脚螺栓22，两个地脚螺栓22分别位于钢筋混凝土柱地梁21的前后两侧。
为了便于回收腐蚀箱16内的腐蚀液，本实施例的试件腐蚀装置还包括废液罐31，箱体出液口30通过管路与废液罐31上的废液进口13连通，废液罐31与腐蚀溶液储存罐11相互固定。
横杆32与竖杆2的连接方式方式有多种，只要能够调整横杆32的高度即可。本实施例中横杆32的两端各固定有一上下开口的方形槽4，方形槽4套设于竖杆2外，方形槽4通过螺钉与竖杆2固定连接，竖杆2上由上至下等间距设有多个卡槽17，方形槽4上设有螺纹孔，螺钉与螺纹孔螺纹连接，螺钉的小径端插入卡槽17内。通过改变螺钉插入的卡槽17的高度，即可改变横杆32的高度，从而改变半箱体的高度。
为了便于调整半箱体在前后方向的位置，本实施的横杆32上设有沿前后方向延伸的第二滑槽26，第二滑槽26内固定有一滑杆，半箱体上固定有连接体25，连接体25具有T型槽，滑杆的宽度大于T型槽的槽口的宽度，T型槽与滑杆滑动接触且相互限位，滑动过程中滑杆不会从T型槽的槽口处脱出，从而起到限位的作用。
为了便于了解腐蚀箱16内液面高度，本实施例的其中一个半箱体内固定有一液位传感器29。
将腐蚀箱16的下沿和钢筋混凝土柱地梁21的上表面密封连接的方式有多种，本实施例中，先对环绕钢筋混凝土柱20周围300mm范围内的桥墩打磨平整，均匀涂一层10mm厚环氧树脂胶，5min后，在环氧树脂胶上铺上碳纤维布，然后再涂抹10mm厚环氧树脂胶，涂抹均匀后把腐蚀箱16的下沿粘在环氧树脂胶上，压实，然后用环氧树脂胶勾缝，使缝密实，无气泡，防止溶液从缝隙中漏出，最后将腐蚀箱16拼装在上面，等待2天后环氧树脂胶硬化，即实现腐蚀箱16的下沿和钢筋混凝土柱地梁21的上表面的密封连接。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，其特征在于，用于测试带钢筋混凝土柱地梁的钢筋混凝土柱，包括：
底板；
试件固定装置，所述试件固定装置用以将所述钢筋混凝土柱地梁固定于所述底板上；
试件腐蚀装置，所述试件腐蚀装置包括腐蚀溶液储存罐、支架和半箱体，所述支架包括横杆和竖杆，所述横杆的两端分别与两个所述竖杆垂直固定连接，所述横杆在所述竖杆上的安装高度能够调整，所述半箱体固定于所述横杆上，所述支架为两个，两个所述支架上的所述半箱体相对设置且能够密封相抵，所述底板上设有两个相互平行的第一滑槽，所述支架的两个竖杆的下端分别与两个所述第一滑槽沿左右方向滑动接触，一个箱体进液口和一个箱体出液口各设置于其中一个所述半箱体上，所述腐蚀溶液储存罐的出液口通过管路与所述箱体进液口连通；
试件加载装置，所述试件加载装置包括试件夹具、限位螺丝、液压伺服作动器和角度调节千斤顶，两个所述试件夹具分别贴紧于所述钢筋混凝土柱的左右两侧，所述限位螺丝将两个所述钢筋混凝土柱固定连接，所述液压伺服作动器为两个，每个所述液压伺服作动器的一端与所述试件夹具转动连接，每个所述液压伺服作动器的另一端与所述底板转动连接，所述角度调节千斤顶连接所述液压伺服作动器和所述底板，所述角度调节千斤顶为两个；
两个所述半箱体密封相抵后形成一个腐蚀箱，所述腐蚀箱上下开口，所述腐蚀箱的下沿用于和所述钢筋混凝土柱地梁的上表面密封连接，所述腐蚀箱用于将所述钢筋混凝土柱的根部包围在内，所述腐蚀箱内填充腐蚀性液体后能够模拟腐蚀环境。
2.根据权利要求1所述的腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，其特征在于，所述试件固定装置包括地脚螺栓、反力板和压板，两个所述压板分别压在所述钢筋混凝土柱地梁的上表面上，所述地脚螺栓的下端固定于所述底板上，所述地脚螺栓的上端向上穿过所述压板并与螺母螺纹连接，两个所述反力板倾斜固定于所述底板的上表面且位于所述钢筋混凝土柱地梁的左右两侧，两个所述反力板的上端分别用以和所述钢筋混凝土柱地梁的左右两侧相抵。
3.根据权利要求2所述的腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，其特征在于，两个所述压板的延伸方向为前后方向，每个所述压板上固定连接两个所述地脚螺栓，两个所述地脚螺栓分别位于钢筋混凝土柱地梁的前后两侧。
4.根据权利要求2所述的腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，其特征在于，所述压板为工字型钢压板。
5.根据权利要求1所述的腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，其特征在于，所述试件腐蚀装置还包括废液罐，所述箱体出液口通过管路与所述废液罐连通。
6.根据权利要求1所述的腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，其特征在于，所述横杆的两端各固定有一上下开口的方形槽，所述方形槽套设于所述竖杆外，所述方形槽通过螺钉与所述竖杆固定连接，所述竖杆上由上至下等间距设有多个卡槽，所述方形槽上设有螺纹孔，所述螺钉与所述螺纹孔螺纹连接，所述螺钉的小径端插入所述卡槽内。
7.根据权利要求1所述的腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，其特征在于，所述横杆上设有沿前后方向延伸的第二滑槽，所述第二滑槽内固定有一滑杆，所述半箱体上固定有连接体，所述连接体具有T型槽，所述滑杆的宽度大于所述T型槽的槽口的宽度，所述T型槽与所述滑杆滑动接触且相互限位。
8.根据权利要求1所述的腐蚀环境反复荷载耦合作用装置，其特征在于，其中一个所述半箱体内固定有一液位传感器。
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