CN110470542B - 持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置，包括底座，底座上方设置计腐水槽，外侧设有自重平衡杠杆支架，计腐水槽的上方设有上横梁，上横梁通过横梁拉杆与底座插接，计腐水槽与上横梁之间设有一级杠杆，一级杠杆通过弹性拉紧装置、主拉紧螺栓与底座连接，一级杠杆与底座之间设有电子称，一级杠杆的上方平行设置二级杠杆，二级杠杆两端分别与上横梁和一级杠杆铰接，一级杠杆中部设有加载压杆架，加载压杆架上设有载螺杆，加载螺杆的顶部设有加载螺母，加载螺杆的底部与二级杠杆铰接，二级杠杆上方设有自重平衡杠杆，自重平衡杠杆下方与二级杠杆铰接，自重平衡杠杆上方通过上部拉紧螺栓与自重平衡杠杆支架连接。本装置模拟程度高。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土构件耐久性试验技术领域，特别涉及持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置。
背景技术
现有混凝土构件耐久性加载装置尺寸偏小，只能模拟小型混凝土构件的耐久性实验状况，虽然部分耐久性加载装置做了一定改进，将耐久性加载装置的尺寸加大，但是现有的耐久性加载装置仍然停留在混凝土材料层次上，能够完成钢筋混凝土梁结构层次的耐久性装置很少，主要是钢筋混凝土梁耐久性实验中力学加载困难，同时计腐水槽如何耐腐蚀、耐加载变形也是设计急需解决的问题。
钢筋混凝土耐久性试验用恒定加载的装置(CN102466596A)包括固定的左右挡板，借助液压千斤顶、压力传感器、试件盒等，来模拟实际工程中的应力、化学侵蚀等真实状况，此仪器设备只能完成小型构件的耐久性实验。混凝土耐久性试验侵蚀溶液浓度控制装置(CN101620217A)能够保证混凝土耐久性实验试件所处环境有害离子浓度稳定在设定的范围，此装置只考虑了腐蚀溶液的问题，没有涉及力学加载的方法。一种持续压力作用下混凝土耐久性多功能试验系统及方法(CN102721637A)公开了利用多功能试验系统测试多种侵蚀环境下的混凝土耐久性的方法，此仪器设备只能完成小型构件的耐久性实验。一种提高蒸养混凝土耐久性的添加剂及采用该添加剂处理的混凝土粗集料(CN102849976A)公开了提高混凝土耐久性的添加剂配比设计及工艺问题，不属于耐久性加载的范畴。混凝土耐久性渗水采集仪(CN101799396A)涉及混凝土耐久性试验中对混凝土渗水性能进行检测的装置，与腐蚀溶液、耐久性加载无关。自定位可拆卸式混凝土耐久性试验应力加载装置(CN101979990A)可以模拟实际工程中应力、化学侵蚀、干湿循环或冻融循环共同作用混凝土构件的真实工况，此仪器设备只能应用在小型构件的耐久性加载上。外加剂在增强混凝土耐久性中有效性的快速检测和判定方法(CN101196512A)公开了快速检测步骤和判定方法，与耐久性加载无关。受压混凝土耐久性试验加载装置及试验方法(CN102778397A)提供了受压构件的耐久性加载方法，只能完成小型构件的耐久性实验。钢筋混凝土耐久性试验用疲劳加载装置(CN102466586A)可以模拟实际工程中的疲劳荷载、化学侵蚀等耐久性工况，但此仪器设备只能完成小型构件的耐久性加载。一种用于混凝土耐久性试验的电磁加载装置(CN203785951U)设有铁芯支架、直流线圈，模拟混凝土材料在荷载和腐蚀环境因素耦合作用下的耐久性试验，此仪器设备只能完成小型构件的耐久性试验。一种分布式海洋环境钢筋混凝土耐久性暴露实验站(CN202393765U)公开了暴露实验站的设计方法，与耐久性的具体加载方法无关。一种混凝土耐久性试验的加载装置(CN201757731U)可以对3对试件同时进行弯曲加载，但此仪器设备力学加载程度低，只适用于小型构件。拉应力下混凝土渗透性快速测试装置(CN202339312U)设有拉应力装置、应力控制装置和氯离子扩散系数测试装置，适用于研究混凝土中氯离子扩散系数变化规律，此仪器设备只能适用于小型构件的耐久性实验。混凝土试件耐久性试验的加载系统(CN203785953U)包括压荷载施加装置及弯矩荷载施加装置，此仪器设备只能完成小型试件的耐久性实验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置，是持续加载力的钢筋混凝土梁耐久性加速加载装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置，包括底座，底座上方设置计腐水槽，计腐水槽与底座之间设有枕梁，计腐水槽一端的外侧设有自重平衡杠杆支架插接于底座上，计腐水槽的上方宽度方向上设有上横梁，上横梁通过横梁拉杆与底座插接，计腐水槽与上横梁之间，沿计腐水槽的长度方向设有一级杠杆，一级杠杆的头部通过弹性拉紧装置与底座连接，一级杠杆的尾部通过主拉紧螺栓与底座连接，弹性拉紧装置一侧的一级杠杆与底座之间设有电子称，一级杠杆的上方平行设置二级杠杆，二级杠杆两端分别与上横梁和一级杠杆铰接，一级杠杆中部设有加载压杆架，一级杠杆和二级杠杆从加载压杆架内部穿过，加载压杆架的上梁上设有载螺杆，加载螺杆的顶部设有加载螺母，加载螺杆的底部与二级杠杆铰接，二级杠杆上方设有自重平衡杠杆，自重平衡杠杆下方与二级杠杆铰接，自重平衡杠杆上方通过上部拉紧螺栓与自重平衡杠杆支架连接。
所述的自重平衡杠杆前端铰接平衡锤，平衡锤呈倒T型，平衡锤垂吊于二级杠杆的下方。
所述的弹性拉紧装置包括相互连接的调整螺栓和弹簧。
所述的计腐水槽四角设有抬升螺杆螺母组件与底座连接。
所述的计腐水槽内设有与枕梁位置一致的垫块I。
所述的加载压杆架为框架结构，其底部设有垫块II。
一级杠杆有效杠杆长度为a，二级杠杆与一级杠杆的铰接点至主拉紧螺栓的距离为b，二级杠杆有效杠杆长度为c，上横梁与加载螺母铰接点之间的距离为d，二级杠杆的杠杆比例d:c为1：8，一级杠杆的杠杆比例b:a为1：12.5，总的杠杆比例(b×d):(a×c)为1：100。
持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置的操作方法，具体包括以下步骤：
1)加载操作步骤：
步骤1：在选定的位置处放置底座，地面要求平整、坚硬，在底座上用粉笔放样出枕梁的位置；
步骤2：将计腐水槽落在底座上，四角通过抬升螺杆螺母组件与底座连接；
步骤3：调节抬升螺杆螺母组件，使计腐水槽与底座之间出现间隙，此间隙大于枕梁的厚度；
步骤4：将枕梁放入放样位置，在枕梁上部垫入薄木板，调节抬升螺杆螺母组件，使计腐水槽落在枕梁上，使计腐水槽形成简支梁的结构；
步骤5：在计腐水槽内放入垫块I，垫块I与枕梁位置重合，垫块I与计腐水槽间垫入薄木板；
步骤6：用吊机将钢筋混凝土梁置入计腐水槽内，落在垫块I上；
步骤7：在钢筋混凝土梁的上部放置垫块II，垫块II与钢筋混凝土梁之间垫入薄木板；
步骤8：将自重平衡杠杆支架与底座插接，安装电子称，将加载压杆架置于垫块II之上，将横梁拉杆插入到底座上，并用销轴将横梁拉杆固定在底座上；
步骤9：将一级杠杆穿过加载压杆架内部，置于计腐水槽上方，分别通过弹性拉紧装置和主拉紧螺栓与底座连接；一级杠杆与电子称之间垫入圆钢筋棒；
步骤10：将二级杠杆穿过加载压杆架内部，置于一级杠杆上方，通过销轴使之与上横梁、加载压杆架的加载螺杆、一级杠杆铰接；
步骤11：在自重平衡杠杆支架上安装上部拉紧螺栓，将自重平衡杠杆置于二级杠杆上方，通过销轴使之与二级杠杆、上部拉紧螺栓实现铰接，在自重平衡杠杆前部安装平衡锤；
步骤12：在加载螺杆上安装加载螺母，调整主拉紧螺栓，使一级杠杆处于水平状态，调整上部拉紧螺栓，使自重平衡杠杆处于水平状态，调整弹性拉紧装置，将弹簧拉紧，使一级杠杆具有杠杆能量；
步骤13：用数据线将电子称与显示器连接，打开显示器电源，将显示器显示的数字归0；
步骤14：用扳手转动加载螺母，对钢筋混凝土梁施加竖向力F，转动加载螺母过程中，观察显示器显示的数值，如果数值显示F/1000，则停止转动加载螺母，停止10-15min后，如果显示器数值有变动，再转动加载螺母，使之显示数值F/1000，反复调整几次后，直至数值稳定为止；
步骤15：将配置好的腐蚀液体置入计腐水槽内，腐蚀液体液面要低于水槽顶部高度，持荷状态钢筋混凝土梁耐久性加载完成，腐蚀时间为4-6个月；
2)卸载操作步骤
步骤1：使用软塑料管将计腐水槽内的腐蚀液体排出，并收集后集中处理；
步骤2：用扳手转动加载螺母，对杠杆卸载，此时钢筋混凝土梁上竖向力F变为0；
步骤3：拆卸上部拉紧螺栓、自重平衡杠杆；
步骤4：拆卸二级杠杆；
步骤5：拆卸弹性拉紧装置、主拉紧螺栓及一级杠杆；
步骤6：拆卸横梁拉杆、加载压杆架及自重平衡杠杆支架，取出垫块II；
步骤7：用吊机将钢筋混凝土梁吊出计腐水槽，将钢筋混凝土梁放到指定位置进行后续检测。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1.采用二级杠杆的力学加载方法、高浓度腐蚀溶液浸泡的耐久性加速实验方法，实现钢筋混凝土梁的耐久性加载实验。
2.二级杠杆加载装置可以反映竖向加载力F对钢筋混凝土梁梁底正截面拉应力的影响，计腐水槽可以反映不同浓度、不同成分的腐蚀液体对钢筋混凝土梁耐久性的影响。
3.本装置对钢筋混凝土梁持荷状态下的耐久性模拟程度高，实验时间短，实用性好，适用范围广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的剖视图。
图3为加载压杆架与加载螺杆的连接示意图。
图中：弹性拉紧装置1、电子称2、抬升螺杆螺母组件3、一级杠杆4、垫块I 5、枕梁6、计腐水槽7、加载螺杆8、钢筋混凝土梁9、底座10、上横梁11、横梁拉杆12、加载螺母13、加载压杆架14、垫块II 15、二级杠杆16、自重平衡杠杆17、主拉紧螺栓18、自重平衡杠杆支架19、上部拉紧螺栓20、平衡锤21、圆钢筋棒22。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：
如图1-3，持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置，包括底座10，底座10上方设置计腐水槽7，计腐水槽7长宽高为3000mmx600mmx500mm，计腐水槽7与底座10之间设有枕梁6，计腐水槽7四角设有抬升螺杆螺母组件3与底座10插接。
计腐水槽7内设有与枕梁6位置一致的垫块I5，计腐水槽7一端的外侧设有自重平衡杠杆支架19插接于底座10上，计腐水槽7的上方宽度方向上设有上横梁11，上横梁11通过横梁拉杆12与底座10插接，计腐水槽7与上横梁11之间，沿计腐水槽7的长度方向设有一级杠杆4，一级杠杆4的头部通过弹性拉紧装置1与底座10连接，弹性拉紧装置1包括相互连接的调整螺栓和弹簧。调整螺栓与一级杠杆4铰接，弹簧与底座铰接。一级杠杆4的尾部通过主拉紧螺栓18与底座10连接，主拉紧螺栓18分别与一级杠杆4和底座10铰接。
弹性拉紧装置1一侧的一级杠杆4与底座10之间设有电子称2，一级杠杆4的上方平行设置二级杠杆16，二级杠杆16两端分别与上横梁11和一级杠杆4铰接，
一级杠杆4中部设有加载压杆架14，一级杠杆4和二级杠杆16从加载压杆架14内部穿过，加载压杆架14的上梁上设有加载螺杆8，加载螺杆8的上部设有加载螺母13，加载螺杆21的底部与二级杠杆16铰接，加载压杆架14为框架结构，其底部设有垫块II15。
二级杠杆16上方设有自重平衡杠杆17，自重平衡杠杆17下方与二级杠杆16铰接，自重平衡杠杆17上方通过上部拉紧螺栓20与自重平衡杠杆支架19连接。自重平衡杠杆17前端铰接平衡锤21，平衡锤21呈倒T型，平衡锤21垂吊于二级杠杆16的下方。
所述的一级杠杆有效杠杆长度为a，二级杠杆与一级杠杆的铰接点至主拉紧螺栓的距离为b，二级杠杆有效杠杆长度为c，上横梁与加载螺母铰接点之间的距离为d，二级杠杆的杠杆比例d:c为1：8，一级杠杆的杠杆比例b:a为1：12.5，总的杠杆比例(b×d):(a×c)为1：100。
持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置的操作方法，具体包括以下步骤：
1)加载操作步骤：
步骤1：在选定的位置处放置底座10，地面要求平整、坚硬，在底座10上用粉笔放样出枕梁6的位置；
步骤2：将计腐水槽7落在底座10上，四角通过抬升螺杆螺母组件3插接在底座10的连接孔内；
步骤3：调节抬升螺杆螺母组件3的螺母，使计腐水槽7与底座10之间出现间隙，此间隙大于枕梁6的厚度；
步骤4：将枕梁6放入放样位置，在枕梁6上部垫入薄木板，调节抬升螺杆螺母组件3，使计腐水槽7落在枕梁6上，使计腐水槽7形成简支梁的结构；
步骤5：在计腐水槽7内放入垫块I5，垫块I5与枕梁6位置重合，垫块I5与计腐水槽7间垫入薄木板；
步骤6：用吊机将钢筋混凝土梁9置入计腐水槽7内，落在垫块I5上；
步骤7：在钢筋混凝土梁9的上部放置垫块II15，垫块II15与钢筋混凝土梁9之间垫入薄木板；
步骤8：将自重平衡杠杆支架19与底座插接，安装电子称2，将加载压杆架14置于垫块II15之上，将横梁拉杆12插入到底座上，并用销轴将横梁拉杆12固定在底座10上；
步骤9：将一级杠杆4穿过加载压杆架14内部，置于计腐水槽7上方，分别通过弹性拉紧装置1和主拉紧螺栓18与底座10连接；一级杠杆与电子称之间垫入直径为12mm的光圆钢筋棒22；
步骤10：将二级杠杆16穿过加载压杆架14内部，置于一级杠杆4上方，通过销轴使之与上横梁11、加载压杆架14的加载螺杆8、一级杠杆4铰接；
步骤11：在自重平衡杠杆支架19上安装上部拉紧螺栓20，将自重平衡杠杆17置于二级杠杆16上方，通过销轴使之与二级杠杆16、上部拉紧螺栓20实现铰接，在自重平衡杠杆17前部安装平衡锤21；
步骤12：在加载螺杆8上安装加载螺母13，使杠杆体系稳定，调整主拉紧螺栓18，使一级杠杆4处于水平状态，调整上部拉紧螺栓20，使自重平衡杠杆17处于水平状态，调整弹性拉紧装置1，将弹簧拉紧，使一级杠杆4具有杠杆能量；
步骤13：用数据线将电子称2与显示器连接，打开显示器电源，将显示器显示的数字归0；
步骤14：用扳手转动加载螺母13，对钢筋混凝土梁9施加竖向力F，转动加载螺母13过程中，观察显示器显示的数值，如果数值显示F/1000，则停止转动加载螺母，停止10-15min后，如果显示器数值有变动，再转动加载螺母13，使之显示数值F/1000，反复调整几次后，直至数值稳定为止；
步骤15：将配置好的腐蚀液体置入计腐水槽7内，腐蚀液体液面要低于水槽顶部高度，持荷状态钢筋混凝土梁耐久性加载完成，腐蚀时间为4-6个月；
2)卸载操作步骤
步骤1：使用软塑料管将计腐水槽7内的腐蚀液体排出，并收集后集中处理；
步骤2：用扳手转动加载螺母13，对杠杆卸载，此时钢筋混凝土梁9上竖向力F变为0；
步骤3：拆卸上部拉紧螺栓20、自重平衡杠杆17；
步骤4：拆卸二级杠杆16；
步骤5：拆卸弹性拉紧装置1、主拉紧螺栓18及一级杠杆4；
步骤6：拆卸横梁拉杆12、加载压杆架14及自重平衡杠杆支架19，取出垫块II15；
步骤7：用吊机将钢筋混凝土梁9吊出计腐水槽7，将钢筋混凝土梁9放到指定位置进行后续检测。
上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。
Claims (7)
1.持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置的操作方法，其特征在于，所述持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置，包括底座，底座上方设置计腐水槽，计腐水槽与底座之间设有枕梁，计腐水槽一端的外侧设有自重平衡杠杆支架插接于底座上，计腐水槽的上方宽度方向上设有上横梁，上横梁通过横梁拉杆与底座插接，计腐水槽与上横梁之间，沿计腐水槽的长度方向设有一级杠杆，一级杠杆的头部通过弹性拉紧装置与底座连接，一级杠杆的尾部通过主拉紧螺栓与底座连接，弹性拉紧装置一侧的一级杠杆与底座之间设有电子称，一级杠杆的上方平行设置二级杠杆，二级杠杆两端分别与上横梁和一级杠杆铰接，一级杠杆中部设有加载压杆架，一级杠杆和二级杠杆从加载压杆架内部穿过，加载压杆架的上梁上设有加载螺杆，加载螺杆的顶部设有加载螺母，加载螺杆的底部与二级杠杆铰接，二级杠杆上方设有自重平衡杠杆，自重平衡杠杆下方与二级杠杆铰接，自重平衡杠杆上方通过上部拉紧螺栓与自重平衡杠杆支架连接；操作方法具体包括以下步骤：
1）加载操作步骤：
步骤1：在选定的位置处放置底座，地面要求平整、坚硬，在底座上用粉笔放样出枕梁的位置；
步骤2：将计腐水槽落在底座上，四角通过抬升螺杆螺母组件与底座连接；
步骤3：调节抬升螺杆螺母组件，使计腐水槽与底座之间出现间隙，此间隙大于枕梁的厚度；
步骤4：将枕梁放入放样位置，在枕梁上部垫入薄木板，调节抬升螺杆螺母组件，使计腐水槽落在枕梁上，使计腐水槽形成简支梁的结构；
步骤5：在计腐水槽内放入垫块I，垫块I与枕梁位置重合，垫块I与计腐水槽间垫入薄木板；
步骤6：用吊机将钢筋混凝土梁置入计腐水槽内，落在垫块I上；
步骤7：在钢筋混凝土梁的上部放置垫块II，垫块II与钢筋混凝土梁之间垫入薄木板；
步骤8：将自重平衡杠杆支架与底座插接，安装电子称，将加载压杆架置于垫块II之上，将横梁拉杆插入到底座上，并用销轴将横梁拉杆固定在底座上；
步骤9：将一级杠杆穿过加载压杆架内部，置于计腐水槽上方，分别通过弹性拉紧装置和主拉紧螺栓与底座连接；一级杠杆与电子称之间垫入圆钢筋棒；
步骤10：将二级杠杆穿过加载压杆架内部，置于一级杠杆上方，通过销轴使之与上横梁、加载压杆架的加载螺杆、一级杠杆铰接；
步骤11：在自重平衡杠杆支架上安装上部拉紧螺栓，将自重平衡杠杆置于二级杠杆上方，通过销轴使之与二级杠杆、上部拉紧螺栓实现铰接，在自重平衡杠杆前部安装平衡锤；
步骤12：在加载螺杆上安装加载螺母，调整主拉紧螺栓，使一级杠杆处于水平状态，调整上部拉紧螺栓，使自重平衡杠杆处于水平状态，调整弹性拉紧装置，将弹簧拉紧，使一级杠杆具有杠杆能量；
步骤13：用数据线将电子称与显示器连接，打开显示器电源，将显示器显示的数字归0；
步骤14：用扳手转动加载螺母，对钢筋混凝土梁施加竖向力F，转动加载螺母过程中，观察显示器显示的数值，如果数值显示F/1000，则停止转动加载螺母，停止10-15min后，如果显示器数值有变动，再转动加载螺母，使之显示数值F/1000，反复调整几次后，直至数值稳定为止；
步骤15：将配置好的腐蚀液体置入计腐水槽内，腐蚀液体液面要低于水槽顶部高度，持荷状态钢筋混凝土梁耐久性加载完成，腐蚀时间为4-6个月；
2）卸载操作步骤
步骤1：使用软塑料管将计腐水槽内的腐蚀液体排出，并收集后集中处理；
步骤2：用扳手转动加载螺母，对杠杆卸载，此时钢筋混凝土梁上竖向力F变为0；
步骤3：拆卸上部拉紧螺栓、自重平衡杠杆；
步骤4：拆卸二级杠杆；
步骤5：拆卸弹性拉紧装置、主拉紧螺栓及一级杠杆；
步骤6：拆卸横梁拉杆、加载压杆架及自重平衡杠杆支架，取出垫块II；
步骤7：用吊机将钢筋混凝土梁吊出计腐水槽，将钢筋混凝土梁放到指定位置进行后续检测。
2.根据权利要求1所述的持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置的操作方法，其特征在于，所述的自重平衡杠杆前端铰接平衡锤，平衡锤呈倒T型，平衡锤垂吊于二级杠杆的下方。
3.根据权利要求1所述的持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置的操作方法，其特征在于，所述的弹性拉紧装置包括相互连接的调整螺栓和弹簧。
4.根据权利要求1所述的持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置的操作方法，其特征在于，所述的计腐水槽四角设有抬升螺杆螺母组件与底座连接。
5.根据权利要求1所述的持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置的操作方法，其特征在于，所述的计腐水槽内设有与枕梁位置一致的垫块I。
6.根据权利要求1所述的持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置的操作方法，其特征在于，所述的加载压杆架为框架结构，其底部设有垫块II。
7.根据权利要求1所述的持荷钢筋混凝土梁耐久性加载装置的操作方法，其特征在于，所述的一级杠杆有效杠杆长度为a，二级杠杆与一级杠杆的铰接点至主拉紧螺栓的距离为b，二级杠杆有效杠杆长度为c，上横梁与加载螺母铰接点之间的距离为d，二级杠杆的杠杆比例d:c为1：8，一级杠杆的杠杆比例b:a为1：12.5，总的杠杆比例(b×d):(a×c)为1：100。
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