CN111766155A - 一种混凝土梁耐久性试验持载装置及试验方法 - Google Patents

一种混凝土梁耐久性试验持载装置及试验方法 Download PDF

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Abstract

本申请属于混凝土试验装置技术领域。本申请提供了一种混凝土梁耐久性试验持载装置及试验方法，通过受力顶板、受力底板、连接件以及紧固件对两根混凝土梁进行夹持固定，还通过两根混凝土梁之间的间隙以及腐蚀装置的内壁围成的储液腔对两根混凝土梁之间的受力面进行腐蚀处理，使得混凝土梁能够在荷载与腐蚀耦合的环境中保持稳定的持载水平，不仅避免装置浸泡到腐蚀液体中损坏装置的持载性能，又能将腐蚀液体与外界隔绝避免温度等环境因素的影响，提高试验的准确性与可靠度。

Description

一种混凝土梁耐久性试验持载装置及试验方法
技术领域
本申请属于混凝土试验装置技术领域，尤其涉及一种混凝土梁耐久性试 验持载装置及试验方法。
背景技术
目前，我国存在着大量使用时间超过20年的混凝土建筑，这些建筑的使 用时间长、建筑时间早，存在着老化、开裂等问题，如若不及时加固维修， 很多建筑就会失去使用价值，不仅会造成人力物力以及经济的损失，严重时 更会引发安全事故。混凝土结构的耐久性是设计环节的重要一环，也是建筑 物在服役过程中的重要性能。及时检查混凝土结构的耐久性，对延长建筑工 程的服役年限、降低后续工程维修费用、以及节约工程建设总造价有着重要 的价值。
我国在海洋上的工程建设也逐渐增多，例如海岛和人工岛的开发与建设、 港口码头以及海洋平台等大型建筑物的建设。但是，海洋环境是工程服役中 较为恶劣的环境，传统的钢筋混凝土结构在这种环境下，其结构内部的钢筋 会因海水中的氯离子而加速锈蚀，使得结构过早地面临耐久性不足的问题。 分析混凝土结构在腐蚀环境的力学退化规律以及检查在海洋等恶劣条件下的 耐久性能，从而寻找出提高耐久性的方法，为我国海上丝绸之路战略服务。
然而，目前对于钢筋混凝土耐久性的试验装置，绝大部分只单独考虑物 理作用，缺少关于“环境作用”和“物理作用”耦合作用的研究，尤其是在实际服 役环境与载荷耦合作用下结构的耐久性研究还鲜见报道，极大阻碍了混凝土 在海洋环境中的推广与应用。而现有用于受力状态以及腐蚀环境中的混凝土 耐久性试验持载装置的准确性和可靠度较差。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种混凝土梁耐久性试验持载装置，能够使梁 在腐蚀环境中保持长期稳定的持载水平，提高试验的准确性与可靠度。
本申请的具体技术方案如下：
一种混凝土梁耐久性试验持载装置，包括受力顶板、受力底板、连接件、 紧固件以及腐蚀装置；
所述受力顶板与所述受力底板分别与所述连接件的两端可拆卸连接；
所述紧固件可拆卸地安装于所述连接件上，用于将所述受力顶板与所述 受力底板形成对多根混凝土梁的夹持固定；
所述腐蚀装置安装于两根混凝土梁之间，且与两根混凝土梁之间的侧壁 密封连接，两根混凝土梁之间的间隙以及所述腐蚀装置的内壁围成用于浸润 腐蚀液体的储液腔。
优选地，还包括多个支座；
多个所述支座沿混凝土梁水平方向的中心轴线对称设置于两根混凝土梁 之间，且与两根混凝土梁紧密贴合。
优选地，所述支座与所述腐蚀装置均为两个；
所述腐蚀装置的端部与所述支座的端部密封连接，两个所述支座的内壁、 两个所述腐蚀装置的内壁以及两根混凝土梁之间的间隙围成所述储液腔。
优选地，所述腐蚀装置的顶部和底部分别设有进水管以及出水管，所述 进水管与所述出水管的管口处分别可拆卸地设有与管口密封配合的管盖。
优选地，所述连接件通过所述受力顶板以及所述受力底板上的通孔可活 动穿过；
两个所述紧固件可调节地安装于所述连接件的两侧，且分别与所述受力 底板以及所述受力顶板紧贴。
优选地，还包括垫片，所述垫片放置于所述受力顶板和/或受力底板与所 述紧固件之间。
优选地，所述连接件与所述紧固件螺纹连接。
优选地，所述连接件为四个，沿所述受力底板以及所述受力顶板水平方 向的轴线对称设置。
本申请还提供一种混凝土梁耐久性试验方法，包括如下步骤：
(1)将受力顶板与受力底板分别与连接件的两端连接，所述受力顶板与 所述受力底板之间设置多根混凝土梁，在两根混凝土梁之间放置支座以及腐 蚀装置，且所述腐蚀装置与两根混凝土梁之间的侧壁密封连接，将紧固件安 装于所述连接件上；
(2)在所述受力底板和/或所述受力顶板与混凝土梁之间靠近所述连接件 的位置放置引伸计，利用千斤顶加载预定载荷，记录引伸计的读数；
(3)重新调整紧固件的安装位置使得夹式引伸计的读数与记录值相等， 卸载千斤顶；
(4)将所述腐蚀装置的储液腔内灌入腐蚀液体，进行腐蚀后测试混凝土 梁的结构性能。
优选地，所述支座与所述腐蚀装置均为两个；
所述腐蚀装置的端部与所述支座的端部密封连接，两个所述支座的内壁、 两个所述腐蚀装置的内壁以及两根混凝土梁之间的间隙围成所述储液腔；
所述连接件通过所述受力顶板以及所述受力底板上的通孔穿过；
所述紧固件可活动安装于所述连接件的端部。
综上所述，本申请提供了一种混凝土梁耐久性试验持载装置及试验方法， 通过受力顶板、受力底板、连接件以及紧固件对两根混凝土梁进行夹持固定， 还通过两根混凝土梁之间的间隙以及腐蚀装置的内壁围成的储液腔对两根混 凝土梁之间的受力面进行腐蚀处理，使得混凝土梁能够在荷载与腐蚀耦合的 环境中保持稳定的持载水平，不仅避免装置浸泡到腐蚀液体中损坏装置的持 载性能，又能将腐蚀液体与外界隔绝避免温度等环境因素的影响，提高试验 的准确性与可靠度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例混凝土梁耐久性试验持载装置的主视图；
图2为本申请实施例混凝土梁耐久性试验持载装置的左视图；
图3为本申请实施例混凝土梁耐久性试验持载装置中腐蚀装置的俯视图；
图4为本申请实施例混凝土梁耐久性试验持载装置中腐蚀装置的左视图。
图示说明：1、受力顶板；2、受力底板；3、连接件；4、垫片；5、紧固 件；6、腐蚀装置；7、支座；8、进水管；9、出水管；10、管盖；11、第二 混凝土梁；12、第一混凝土梁。
具体实施方式
为使得本申请的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合 本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实 施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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 描述本申请实施例和简化描述，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申请实施例 的限制。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定， 术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以 是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是 直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对 于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例 中的具体含义。
请参阅图1～2，图1为本申请混凝土梁耐久性试验持载装置的主视图，图 2为本申请混凝土梁耐久性试验持载装置的左视图。
本申请实施例提供一种混凝土梁耐久性试验持载装置，包括受力顶板1、 受力底板2、连接件3、紧固件5以及腐蚀装置6；受力顶板1与受力底板2 分别与连接件3的两端可拆卸连接；紧固件5可拆卸地安装于连接件3上， 用于将受力顶板1与受力底板2形成对多根混凝土梁的夹持固定；腐蚀装置6 安装于两根混凝土梁之间，且与两根混凝土梁之间的侧壁密封连接，两根混 凝土梁之间的间隙以及腐蚀装置6的内壁围成用于浸润腐蚀液体的储液腔。
本申请实施例中，通过受力顶板1、受力底板2、连接件3以及紧固件5 对两根混凝土梁进行夹持固定，还通过两根混凝土梁之间的间隙以及腐蚀装 置6的内壁围成的储液腔对两根混凝土梁之间的受力面进行腐蚀处理，使得 混凝土梁能够在荷载与腐蚀耦合的环境中保持稳定的持载水平，不仅避免装 置浸泡到腐蚀液体中损坏装置的持载性能，又能将腐蚀液体与外界隔绝避免 温度等环境因素的影响，提高试验的准确性与可靠度。
本申请实施例中，受力顶板1与受力底板2可以竖直或者水平叠放设置， 两块受力板的形状、面积以及数量均可根据混凝土梁的尺寸进行适应性调整， 其材料可以是由形状大小相同的普通钢板制成。两个受力板的设置保证了夹 持于中间的混凝土梁受力均匀。本申请的持载装置通过连接件3初步固定受 力顶板1以及受力底板2的相对位置，避免试验过程中产生横向偏移影响试 验结果，再通过设置于连接件3上的紧固件5实现最终的夹持固定作用并对 混凝土梁施加一定的荷载。腐蚀装置6可以是用氟橡胶等为原料加工而成的橡胶套，当然也可以是具有高强度耐腐蚀性的刚性制品，具体不做限制。腐 蚀液体具体指海水等工程建设中常见的腐蚀环境。密封方式可以通过在腐蚀 装置6的边缘与两根混凝土梁的侧壁之间涂敷密封胶进行密封。腐蚀装置6 内部形成了储液腔，腐蚀液体能够渗透至两根混凝土梁的受力面，而且还将 腐蚀液体与外界隔绝，配合连接件3与紧固件5的夹持作用，即保证了混凝 土梁处于长期稳定的荷载与腐蚀的耦合环境中。本申请的持载装置可以同时 对多根混凝土梁施加荷载，并在两根混凝土梁之间设置腐蚀装置6，便可同时 对多跟混凝土梁进行试验，大大提高试验效率。
进一步地，还包括多个支座7；多个支座7沿混凝土梁水平方向的中心轴 线对称设置于两根混凝土梁之间，且与两根混凝土梁紧密贴合。
本申请实施例中，通过设置支座7为两根混凝土梁提供支撑，使得混凝 土梁之间的受力均匀，保证了多个混凝土梁能够同时进行试验的准确性，也 不影响持载的稳定性。同时，支座7具有一定的厚度，设置支座7也利于腐 蚀液体浸入至两根混凝土梁之间的受力面，能够更好模拟浸泡于腐蚀液体的 真实环境。支座7可以是用氟橡胶等具有高强度耐腐蚀性的弹性材料制成， 其目的是为了平衡受力，支座7的形状以及尺寸可根据混凝土梁进行调整， 不做具体限制。
参照图3～4，图3为本申请实施例混凝土梁耐久性试验持载装置中腐蚀装 置6的俯视图，图4为本申请实施例混凝土梁耐久性试验持载装置中腐蚀装 置6的左视图。
进一步地，支座7与腐蚀装置6均为两个；腐蚀装置6的端部与支座7 的端部密封连接，两个支座7的内壁、两个腐蚀装置6的内壁以及两根混凝 土梁之间的间隙围成储液腔。
本申请实施例中，通过两个支座7、两个腐蚀装置6组成了一个框型装置， 并于框内与两根混凝土梁之间的间隙形成储液腔，可以通过调整两个支座7 的间距来调整混凝土梁浸润腐蚀液体的表面积，使试验具有一定灵活性。同 时，混凝土梁的侧壁无需与腐蚀装置6完全包裹即可形成密封环境，节省了 材料使用成本，且使装卸更方便。
进一步地，腐蚀装置6的顶部和底部分别设有进水管8以及出水管9，进 水管8与出水管9的管口处分别可拆卸地设有与管口密封配合的管盖10。
本申请实施例中，进水管8和出水管9分别用于灌入以及排出腐蚀液体， 便于及时补充或更替液体，能够维持较长时间的腐蚀处理，同时拆卸方便， 不会污染整个试验装置的元件。
进一步地，连接件3通过所述受力顶板1以及所述受力底板2上的通孔 可活动穿过；两个紧固件5可调节地安装于所述连接件3的两侧，且分别与 所述受力底板1以及所述受力顶板2紧贴。
本申请实施例中，紧固件5可活动安装于连接件3上，可以通过调整紧 固件5在连接件3上的相对位置，从而调整受力顶板1与受力底板2之间的 紧固力度，以适应荷载不同的试验，从而提高试验装置的通用性。
进一步地，还包括垫片4，垫片4放置于受力顶板1和/或受力底板2与 紧固件5之间。
本申请实施例中，垫片4的设置是为了避免打滑或者松动，延长连接件3 与紧固件5对于混凝土梁的持载水平。
进一步地，连接件3与紧固件5螺纹连接。
本申请实施例中，连接件3可以是螺杆，紧固件5可以是螺帽，通孔、 螺杆、垫片4以及螺帽的尺寸与混凝土梁的尺寸可作适应性调整。这种连接 方式方便调整不同的预定荷载值，施加荷载方便准确，且能维持长期稳定的 持载水平。
进一步地，连接件3为四个，沿受力底板2以及受力顶板1水平方向的 轴线对称设置。
以下给出本申请混凝土梁耐久性试验持载装置的一个具体应用例：
受力顶板1与受力底板2采用普通钢板制成，各取2件，尺寸为长×宽× 高＝250×80×30mm，分别于长度方向开设两个直径为32mm的圆孔。螺杆采用 普通圆钢攻丝而成，取4件，直径为30mm，长度为700mm，另取与螺杆材 质相同且孔径适配的垫片4和螺帽各8件。腐蚀装置6以及支座7以氟橡胶 为原料加工成整体，腐蚀装置6上设置有进水管8、出水管9以及管盖10， 腐蚀装置6与混凝土梁的侧壁通过密封胶密封连接。混凝土梁尺寸为长×宽×高＝1200×120×240mm，纵向配筋为10mmGFRP筋，箍筋为8mm@100GFRP 筋，混凝土强度为C40，混凝土配比(kg/m3)：水泥(456)：水(205)：砂(574)： 石(1166)，在标准条件下养护28天后，预先进行静力试验测定梁的开裂荷 载和极限荷载。
本申请实施例的混凝土梁耐久性试验方法包括以下步骤：
步骤一，由下向上依次放置受力底板2、第一混凝土梁12、第二混凝土 梁11以及受力顶板1，并将支座7垫入两根混凝土梁之间，微调使两根混凝 土梁对齐，将腐蚀装置6与两根混凝土梁之间的侧壁进行密封处理，将螺杆 穿过受力底板2以及受力顶板1的通孔，于螺杆的两端分别依次穿过垫片4 以及螺帽，并将螺帽旋紧；
步骤二，在受力底板2与第一混凝土梁12之间靠近螺杆的位置，分别放 置夹式引伸计，利用液压千斤顶加载预定载荷，记录夹式引伸计的读数；
步骤三，卸下螺帽和垫片4，重新调整紧固件5的安装位置使得夹式引伸 计的读数与记录值相等，再装配好垫片4和螺帽完成荷载夹持固定，然后卸 载液压千斤顶；
步骤四，打开腐蚀装置6上进水管8口处的管盖10，通过进水管8向储 液腔内灌入腐蚀液体后拧紧管盖10，进行腐蚀后测试混凝土梁的结构性能。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应 当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其 中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案 的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种混凝土梁耐久性试验持载装置，其特征在于，包括受力顶板、受力底板、连接件、紧固件以及腐蚀装置；
所述受力顶板与所述受力底板分别与所述连接件的两端可拆卸连接；
所述紧固件可拆卸地安装于所述连接件上，用于将所述受力顶板与所述受力底板形成对多根混凝土梁的夹持固定；
所述腐蚀装置安装于两根混凝土梁之间，且与两根混凝土梁之间的侧壁密封连接，两根混凝土梁之间的间隙以及所述腐蚀装置的内壁围成用于浸润腐蚀液体的储液腔。
2.根据权利要求1所述的混凝土梁耐久性试验持载装置，其特征在于，还包括多个支座；
多个所述支座沿混凝土梁水平方向的中心轴线对称设置于两根混凝土梁之间，且与两根混凝土梁紧密贴合。
3.根据权利要求2所述的混凝土梁耐久性试验持载装置，其特征在于，
所述支座与所述腐蚀装置均为两个；
所述腐蚀装置的端部与所述支座的端部密封连接，两个所述支座的内壁、两个所述腐蚀装置的内壁以及两根混凝土梁之间的间隙围成所述储液腔。
4.根据权利要求1所述的混凝土梁耐久性试验持载装置，其特征在于，所述腐蚀装置的顶部和底部分别设有进水管以及出水管，所述进水管与所述出水管的管口处分别可拆卸地设有与管口密封配合的管盖。
5.根据权利要求1所述的混凝土梁耐久性试验持载装置，其特征在于，
所述连接件通过所述受力顶板以及所述受力底板上的通孔可活动穿过；
两个所述紧固件可调节地安装于所述连接件的两侧，且分别与所述受力底板以及所述受力顶板紧贴。
6.根据权利要求5所述的混凝土梁耐久性试验持载装置，其特征在于，还包括垫片，所述垫片放置于所述受力顶板和/或所述受力底板与所述紧固件之间。
7.根据权利要求5所述的混凝土梁耐久性试验持载装置，其特征在于，
所述连接件与所述紧固件螺纹连接。
8.根据权利要求5所述的混凝土梁耐久性试验持载装置，其特征在于，所述连接件为四个，沿所述受力底板以及所述受力顶板水平方向的轴线对称设置。
9.一种混凝土梁耐久性试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将受力顶板与受力底板分别与连接件的两端连接，所述受力顶板与所述受力底板之间设置多根混凝土梁，在两根混凝土梁之间放置支座以及腐蚀装置，且所述腐蚀装置与两根混凝土梁之间的侧壁密封连接，将紧固件安装于所述连接件上；
(2)在所述受力底板和/或所述受力顶板与混凝土梁之间靠近所述连接件的位置放置引伸计，利用千斤顶加载预定载荷，记录引伸计的读数；
(3)重新调整所述紧固件的安装位置使得夹式引伸计的读数与记录值相等，卸载千斤顶；
(4)将所述腐蚀装置的储液腔内灌入腐蚀液体，进行腐蚀后测试混凝土梁的结构性能。
10.根据权利要求9所述的混凝土梁耐久性试验方法，其特征在于，所述支座与所述腐蚀装置均为两个；
所述腐蚀装置的端部与所述支座的端部密封连接，两个所述支座的内壁、两个所述腐蚀装置的内壁以及两根混凝土梁之间的间隙围成所述储液腔；
所述连接件通过所述受力顶板以及所述受力底板上的通孔可活动穿过；
两个所述紧固件可调节地安装于所述连接件的两侧，且分别与所述受力底板以及所述受力顶板紧贴。
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