CN113092256B - 一种水工混凝土疲劳断裂试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水工混凝土疲劳断裂试验装置,包括试验台和多个混凝土试件,所述试验台上通过密封件固定安装有多个中空隔板,多个所述中空隔板共同围成试验区域和对照区域,且试验区域与对照区域相互对称,所述试验台上竖直设置有两个支撑板,其中一个所述支撑板上固定安装有第一电机,所述第一电机的输出端固定连接有驱动轴,且驱动轴远离第一电机的一端与另一支撑板转动相连,所述驱动轴的两端对称设置有拉伸机构,两个所述支撑板之间还设置有联动机构。本发明通过设置试验区和对照区,可以同时对同一批次的多块混凝土试件进行疲劳断裂实验,从而观察各因素对混凝土试件性质变化的影响。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土试验技术领域,尤其涉及一种水工混凝土疲劳断裂试验装置。
背景技术
混凝土作为市政建设中主要的基础材料,其内部应力状态决定建筑构筑物的稳定性和成型状态,其中,水工混凝土广泛应用于水体构筑物中,以保证构筑物在水体中结构稳定。
由于水体环境比较复杂,在大批量水工混凝土投入使用前,需要根据各项参数来调整混凝土制备原料的比例,而改良后的混凝土需要进行疲劳断裂实验,以得到混凝土材料的应力-应变关系,从而保证使用需求,而在传统的疲劳断裂实验装置中,一次只能测试一份混凝土试件,效率低下,为此,我们提出一种水工混凝土疲劳断裂试验装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中在一次疲劳断裂实验中只能测试一份混凝土试件,效率低下的缺点,而提出的一种水工混凝土疲劳断裂试验装置。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种水工混凝土疲劳断裂试验装置,包括试验台和多个混凝土试件,所述试验台上通过密封件固定安装有多个中空隔板,多个所述中空隔板共同围成试验区域和对照区域,且试验区域与对照区域相互对称,所述试验台上竖直设置有两个支撑板,其中一个所述支撑板上固定安装有第一电机,所述第一电机的输出端固定连接有驱动轴,且驱动轴远离第一电机的一端与另一支撑板转动相连,所述驱动轴的两端对称设置有拉伸机构,两个所述支撑板之间还设置有联动机构。
优选地,每个所述拉伸机构均包括轴套,每个所述轴套的下方均固定连接有上连接件,每个所述上连接件均通过多根短杆固定连接有下连接件,每个所述下连接件的底部均过盈配合有直角连接件,每个所述混凝土试件的两侧均设有预埋件,且其中一个预埋件与位置相对应的直角连接件卡合。
优选地,所述试验台在竖直方向上固定安装有多个固定板,每个所述混凝土试件的下方均对称设置有两个支撑座,且两个支撑座与对应的混凝土试件之间均放置有圆杆。
优选地,所述试验台上安装有多个进水口和加热器,且加热器位于相应混凝土试件的下方,每个所述中空隔板的底部与试验台的上表面之间均设有密封防水条。
优选地,所述联动机构包括主动齿轮、两个从动齿轮和两个加压杆,两个所述从动齿轮分别位于主动齿轮的两侧并与主动齿轮相啮合,两个所述加压杆朝向主动齿轮的一侧均固定安装有齿板,每个所述齿板均与对应位置的从动齿轮相啮合,且其中一个齿板与相应的从动齿轮之间共同啮合有换向齿轮,每个所述加压杆的下端均水平安装有施压块。
优选地,位于所述主动齿轮正下方的中空隔板的上端通过分压座和铆接件固定支撑有承力板,所述承力板上安装有第二电机,所述主动齿轮与第二电机的输出轴过盈配合,所述分压座与相应的中空隔板之间胶接有橡胶条。
优选地,每个所述支撑板的侧壁上均固定连接有支撑臂,且每个支撑臂远离对应支撑板的一端均通过轴承与主动齿轮的中心轴转动相连,每个所述支撑臂上均安装有导向槽,每个所述加压杆上均焊接有导向杆,且导向杆与相应的导向槽滑动相连。
本发明的有益效果:
1、本发明通过设置试验区和对照区,可以同时对同一批次的两块混凝土试件进行疲劳断裂实验,通过进水口注水或加热器加热等操作,还能模拟进行不同条件下混凝土试件的疲劳断裂实验,从而观察各因素对混凝土试件性质变化的影响。
2、通过设置第一电机、驱动轴、轴套、上连接件、下连接件、直角连接件等装置,当第一电机通过驱动轴和轴套带动两个上连接件相互靠近或相互远离时,下连接件和直角连接件会通过预埋件对混凝土试件形成挤压或拉伸的作用,当混凝土试件被破坏时,可以记录破坏荷载的大小,从而通过相应的计算公式来得出混凝土试件的抗拉强度。
3、通过设置第二电机、主动齿轮、从动齿轮、齿板等装置,可以使两个加压杆同时向下运动,且运动的距离相同,使两个施压块对混凝土试件施加相同大小的力,从而确保实验结果的准确性,此外,本装置还消除了加压杆与施压块的自重影响,使实验结果更加精确。
4、本发明中,支撑臂上安装有导向槽,加压杆上焊接有导向杆,导向杆与相应的导向槽滑动相连能保证支撑臂在竖直方向上运动的稳定性,保证加压杆在下降的过程中不会出现偏心的问题,使加压位置维持稳定。
5、本发明还能通过增加联动机构中从动齿轮、齿板、加压杆等结构的数量,从而将一个实验对照区增加为三个实验对照区,提高实验效率,与试验台固定相连的中空隔板具有防水隔温的作用,能避免温度对相邻实验组的影响。
6、固定板和直角连接件与对应的预埋件之间在竖直方向上可以自由移动一段距离,并且在此位移距离未达到最大时,混凝土试件就会发生断裂,因而固定板、直角连接件与预埋件之间的位置关系不会影响在竖直方向上向混凝土试件施加压力时的实验结果。
7、本发明中,预埋件在混凝土试件未成型时就已放入其内部,当混凝土试件成型后,预埋件与其直接固定,能与混凝土试件形成稳定的连接,相较于在混凝土试件成型后利用螺栓等结构对混凝土试件进行固定,本装置能避免外部固定件对混凝土试件结构的影响,使实验结果更加准确。
附图说明
图1为本发明提出的一种水工混凝土疲劳断裂试验装置的结构示意图;
图2为本发明提出的一种水工混凝土疲劳断裂试验装置中联动机构的结构示意图;
图3为本发明提出的一种水工混凝土疲劳断裂试验装置中从动齿轮与主动齿轮的正面结构示意图;
图4为本发明提出的一种水工混凝土疲劳断裂试验装置中加压杆的结构示意图;
图5为本发明提出的一种水工混凝土疲劳断裂试验装置中上连接件与下连接件的结构示意图;
图6为图1中A处放大图;
图7为图1中B处放大图。
图中:1试验台、2进水口、3支撑座、4固定板、5加热器、6支撑板、7中空隔板、8下连接件、9第一电机、10支撑臂、11加压杆、12导向槽、13从动齿轮、14主动齿轮、15齿板、16驱动轴、17上连接件、18直角连接件、19预埋件、20混凝土试件、21施压块、22导向杆、23承力板、24第二电机、25轴套、26短杆、27铆接件、28分压座、29橡胶条、30密封件、31圆杆。
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。
参照图1-7,一种水工混凝土疲劳断裂试验装置,包括试验台1和多个混凝土试件20,试验台1上通过密封件30固定安装有多个中空隔板7,多个中空隔板7共同围成试验区域和对照区域,且试验区域与对照区域相互对称,试验区域和对照区域同时进行混凝土的疲劳断裂试验,利用控制变量法,可以观察各个因素对试验结果的影响,试验台1上竖直设置有两个支撑板6,其中一个支撑板6上固定安装有第一电机9,第一电机9的输出端固定连接有驱动轴16,且驱动轴16远离第一电机9的一端与另一支撑板6转动相连,驱动轴16的两端对称设置有拉伸机构,两个支撑板6之间还设置有联动机构。
本发明中,每个拉伸机构均包括轴套25,驱动轴16为双向丝杠,在第一电机9的驱动下,两个轴套25做相对运动或相背运动,每个轴套25的下方均固定连接有上连接件17,每个上连接件17均通过多根短杆26固定连接有下连接件8,上连接件17与下连接件8之间具有一定的距离,目的是使驱动轴16与联动机构相错设置,避免两者发生碰撞,每个下连接件8的底部均过盈配合有直角连接件18,每个混凝土试件20的两侧均设有预埋件19,且其中一个预埋件19与位置相对应的直角连接件18卡合,直角连接件18与预埋件19之间具有一定的间隙(竖直方向上),预埋件19在混凝土试件20未成型时就已放入其内部,当混凝土试件20成型后,预埋件19与其直接固定。
本发明中,试验台1在竖直方向上固定安装有多个固定板4,固定板4与预埋件19在水平方向上卡合,在竖直方向上滑动连接,固定板4、直角连接件18与预埋件19之间的位置关系不会影响在竖直方向上向混凝土试件20施加压力时的实验结果,每个混凝土试件20的下方均对称设置有两个支撑座3,且两个支撑座3与对应的混凝土试件20之间均放置有圆杆31。
本发明中,试验台1上安装有多个进水口2和加热器5,且加热器5位于相应混凝土试件20的下方,每个中空隔板7的底部与试验台1的上表面之间均设有密封防水条,进水口2向试验区域或对照区域注水可以模拟水体环境,加热器5用于模拟温度条件。
本发明中,联动机构包括主动齿轮14、两个从动齿轮13和两个加压杆11,两个从动齿轮13分别位于主动齿轮14的两侧并与主动齿轮14相啮合,两个加压杆11朝向主动齿轮14的一侧均固定安装有齿板15,每个齿板15均与对应位置的从动齿轮13相啮合,且其中一个齿板15与相应的从动齿轮13之间共同啮合有换向齿轮,换向齿轮起到改变齿板15运动方向的作用,使两个齿板15同时向上或向下运动,每个加压杆11的下端均水平安装有施压块21。
本发明中,位于主动齿轮14正下方的中空隔板7的上端通过分压座28和铆接件27固定支撑有承力板23,承力板23上安装有第二电机24,主动齿轮14与第二电机24的输出轴过盈配合,分压座28与相应的中空隔板7之间胶接有橡胶条29,避免分压座28与中空隔板7之间刚性接触造成中空隔板7破裂。
本发明中,每个支撑板6的侧壁上均固定连接有支撑臂10,且每个支撑臂10远离对应支撑板6的一端均通过轴承与主动齿轮14的中心轴转动相连,两个从动齿轮13也与支撑臂10转动连接,每个支撑臂10上均安装有导向槽12,每个加压杆11上均焊接有导向杆22,且导向杆22与相应的导向槽12滑动相连。
本发明使用时,预埋件19在混凝土试件20未成型时就已放入其内部,当混凝土试件20成型后,预埋件19与其直接固定,将同一批次的两块混凝土试件20分别放入试验区域和对照区域内,通过进水口2注水或加热器5加热等操作,模拟进行不同条件下混凝土试件20的疲劳断裂实验,即采用控制变量法观察各因素对混凝土试件20性质变化的影响;
因为固定板4与预埋件19在水平方向上卡合、在竖直方向上滑动连接,所以当第一电机9通过驱动轴16和轴套25带动两个上连接件17相互靠近或相互远离时,下连接件8和直角连接件18会通过预埋件19对混凝土试件20形成挤压或拉伸的作用,当混凝土试件20被破坏时,可以记录破坏荷载的大小,从而通过相应的计算公式来得出混凝土试件20的抗拉强度,在上述过程中,第二电机24处于断电状态,施压块21与对应的混凝土试件20分离;
当第一电机9处于断电状态,第二电机24启动时,在主动齿轮14、从动齿轮13、换向齿轮、齿板15等的传动作用下,两个加压杆11同时向下运动,且运动的距离相同,使两个施压块21对混凝土试件20施加相同大小的力,从而确保实验结果的准确性,当第二电机24反向转动时,两个加压杆11会同时向上运动,使混凝土试件20脱离受力环境,通过记录相应的数据,同样能测试出混凝土试件20在竖直方向上的强度;
值得一提地是,固定板4和直角连接件18与对应的预埋件19之间在竖直方向上可以自由移动一段距离,并且在此位移距离未达到最大时,混凝土试件20就会发生断裂,因而固定板4、直角连接件与预埋件之间的位置关系不会影响在竖直方向上向混凝土试件20施加压力时的实验结果。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种水工混凝土疲劳断裂试验装置,包括试验台(1)和多个混凝土试件(20),其特征在于,所述试验台(1)上通过密封件固定安装有多个中空隔板(7),多个所述中空隔板(7)共同围成试验区域和对照区域,且试验区域与对照区域相互对称,所述试验台(1)上竖直设置有两个支撑板(6),其中一个所述支撑板(6)上固定安装有第一电机(9),所述第一电机(9)的输出端固定连接有驱动轴(16),且驱动轴(16)远离第一电机(9)的一端与另一支撑板(6)转动相连,所述驱动轴(16)的两端对称设置有拉伸机构,两个所述支撑板(6)之间还设置有联动机构;
每个所述拉伸机构均包括轴套(25),每个所述轴套(25)的下方均固定连接有上连接件(17),每个所述上连接件(17)均通过多根短杆(26)固定连接有下连接件(8),每个所述下连接件(8)的底部均过盈配合有直角连接件(18),每个所述混凝土试件(20)的两侧均设有预埋件(19),且其中一个预埋件(19)与位置相对应的直角连接件(18)卡合;
所述试验台(1)在竖直方向上固定安装有多个固定板(4),所述固定板(4)与所述预埋件(19)在水平方向上卡合,在竖直方向上滑动连接;每个所述混凝土试件(20)的下方均对称设置有两个支撑座(3),且两个支撑座(3)与对应的混凝土试件(20)之间均放置有圆杆(31);
所述固定板(4)和直角连接件(18)与对应的预埋件(19)之间在竖直方向上可以自由移动一段距离,并且在此位移距离未达到最大时,混凝土试件(20)就会发生断裂,因而固定板(4)、直角连接件与预埋件之间的位置关系不会影响在竖直方向上向混凝土试件(20)施加压力时的实验结果;
所述联动机构包括主动齿轮(14)、两个从动齿轮(13)和两个加压杆(11),两个所述从动齿轮(13)分别位于主动齿轮(14)的两侧并与主动齿轮(14)相啮合,两个所述加压杆(11)朝向主动齿轮(14)的一侧均固定安装有齿板(15),每个所述齿板(15)均与对应位置的从动齿轮(13)相啮合,且其中一个齿板(15)与相应的从动齿轮(13)之间共同啮合有换向齿轮,每个所述加压杆(11)的下端均水平安装有施压块(21);
每个所述支撑板(6)的侧壁上均固定连接有支撑臂(10),且每个支撑臂(10)远离对应支撑板(6)的一端均通过轴承与主动齿轮(14)的中心轴转动相连,每个所述支撑臂(10)上均安装有导向槽(12),每个所述加压杆(11)上均焊接有导向杆(22),且导向杆(22)与相应的导向槽(12)滑动相连。
2.根据权利要求 1 所述的一种水工混凝土疲劳断裂试验装置,其特征在于,所述试验台(1)上安装有多个进水口(2)和加热器(5),且加热器(5)位于相应混凝土试件(20)的下方,每个所述中空隔板(7)的底部与试验台(1)的上表面之间均设有密封防水条。
3.根据权利要求 1 所述的一种水工混凝土疲劳断裂试验装置,其特征在于,位于所述主动齿轮(14)正下方的中空隔板(7)的上端通过分压座(28)和铆接件(27)固定支撑有承力板(23),所述承力板(23)上安装有第二电机(24),所述主动齿轮(14)与第二电机(24)的输出轴过盈配合,所述分压座(28)与相应的中空隔板(7)之间胶接有橡胶条(29)。
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