CN113640131A - 变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置及方法，属于材料力学实验领域。包括环境模拟装置、试件加载装置和总控制系统，环境模拟装置包括海洋环境加速老化水池、储水池、水循环装置和监测装置，水循环装置设置于海洋环境加速老化水池和储水池之间，监测装置设置于海洋环境加速老化水池内部，试件加载装置设置在海洋环境加速老化水池周围，总控制系统包括变幅加载子系统、水温控制子系统、水位控制子系统和总控制平台，环境模拟装置、试件加载装置、变幅加载子系统、水温控制子系统、水位控制子系统均与总控制平台电连接。本发明能够实现变幅荷载与多种海洋环境下构件的耐久性实验，提高海工建筑耐久性评估精度，实验设置灵活性好，适用范围广。

Description

变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置及方法

技术领域

本发明涉及材料力学实验领域，具体为变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置及方法。

背景技术

海洋环境是影响海工建筑结构耐久性能最主要的影响因素之一。海洋环境包括大气区、浪溅区、水位变动区、水下区。海洋环境中的温度、湿度和氯离子浓度等环境条件均会对海工建筑结构中的钢材、混凝土等进行侵蚀，从而降低海工建筑结构的耐久性能。同时，海工结构在服役过程中不仅受到环境的影响，同时还承受着海风、车辆等变化的荷载(变幅荷载)。结构的耐久性能评价需要综合考虑海洋环境与变幅载荷的耦合作用。

目前考虑海洋环境的海工结构耐久性实验方法和设备大多比较简单，与海洋环境中海工结构的真实服役条件相差较大，难以准确对海洋环境中海工结构耐久性能进行评估。最为常见的是直接将实验对象放置于海水或者海水干湿环境箱当中，研究实验对象在海洋环境中的的耐久性能。该种实验方法或者设备只能考虑单一种海洋环境(单水下区或者单浪溅区)，且未能考虑服役变幅载荷的影响。虽然已有实验方法考虑服役载荷的影响，但也只是简单地考虑持载的作用。目前尚未见能同时考虑多种海洋环境(包括大气区、浪溅区、水位变动区、水下区)和服役变幅荷载的作用的耐久性加速实验方法和设备。

因此，为了提高海工建筑结构的耐久性能评估精度，研发出能同时考虑多种海洋环境与服役变幅载荷耦合作用的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置及方法是目前本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置及方法。本发明能够实现在耐久性加速实验中精确自动化控制荷载和环境(海水水位、温度等)，实现多个试件在同一荷载条件同时多种海洋环境作用与服役变幅载荷下进行耐久性加速实验，便于实验数据的长期连续测试，便于采集数据。

变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置，包括环境模拟装置、试件加载装置和总控制系统，所述环境模拟装置包括海洋环境加速老化水池、储水池、水循环装置和监测装置，所述水循环装置设置于海洋环境加速老化水池和储水池之间，所述监测装置设置于海洋环境加速老化水池内部，所述试件加载装置设置在所述海洋环境加速老化水池中，所述总控制系统包括变幅加载子系统、水温控制子系统、水位控制子系统和总控制平台，所述环境模拟装置、试件加载装置、变幅加载子系统、水温控制子系统、水位控制子系统均与总控制平台电连接。

进一步的，所述环境模拟装置中的海洋环境加速老化水池和储水池由混凝土砌筑，所述海洋环境加速老化水池内注有含盐量与海水相同的盐水，与储水池一同设于室内，所述海洋环境加速老化水池有一侧面设为大面积的玻璃窗，所述监测装置包括温度传感器、水位传感器和氯离子浓度传感器，所述温度传感器、水位传感器、氯离子浓度传感器集成于一体分布于海洋环境加速老化水池内部两对角并与总控制系统电连接。

进一步的，所述水循环装置包括供水泵、排水泵、水管、电磁阀和加热器，所述供水泵、排水泵与海洋环境加速老化水池和储水池通过水管连接，所述供水泵的一端与海洋环境加速老化水池的进水口相连，另一端与储水池的排水口相连，所述排水泵的一端与海洋环境加速老化水池的排水口相连，另一端设置于储水池的进水口相连，所述加热器设置在供水泵与海洋环境加速老化水池之间，所述电磁阀与所述供水泵、排水泵电连接；所述加热器具有控温功能，所述加热器与供水泵以及水温控制子系统电连接，控制水体温度升降，所述电磁阀、供水泵、排水泵、加热器和水位传感器电连接，根据水位传感器反馈的水位信息，自动向电磁阀和供水泵或排水泵下达供排水指令，所述变幅加载子系统与所述载荷加载装置中的压力传感器电连接，通过程序控制实现自动变幅加载。

进一步的，所述试件加载装置包括载荷加载装置和反力支架，所述载荷加载装置安装在反力支架上，所述载荷加载装置包括支座、若干条梁试件、传力连杆、压力传感器、电液伺服加载装置，所述支座放置于海洋环境加速老化水池底部，所述若干条梁试件放置于所述支座上，所述传力连杆设置于所述若干条梁试件之间，所述电液伺服加载装置设置于所述试件加载装置顶端，所述压力传感器安装在电液伺服加载装置上，所述反力支架设置于所述海洋环境加速老化水池外部，所述反力支架包括反力支架柱、反力支架横梁、和加载梁，所述反力支架柱固定于地面，所述反力支架横梁安装于所述反力支架柱顶端，所述加载梁安装于所述反力支架横梁上，所述电液伺服加载装置设置于所述加载梁上，所述电液伺服加载装置的加载头为圆柱形加载头，所述加载头与试件之间为线接触，所述支座包括固定支座和滚动支座，所述固定支座和滚动支座平行设置，所述固定支座包括底座和圆形钢管梁，所述底座和圆形钢管梁刚性连接；所述滚动支座包括底座和支座梁，所述底座与支座梁转动连接，所述传力连杆为实心方钢传力连杆，所述梁试件通过堆叠的形式放置于加速老化水池内的支座上，试件之间通过实心方钢传力连杆竖向间隔。

进一步的，所述电液伺服加载装置以及压力传感器通过电缆与变幅加载子系统独立连接，水温传感器和加热器都与水温控制子系统连接，水位传感器、供水泵、排水泵以及电磁阀均与水位控制子系统连接，水温控制子系统与水位控制子系统连接相互传达指令。

进一步的，荷载施加、监测及控制，是通过压力传感器的反馈，变幅加载子系统将指令传达至电液伺服加载装置；水位控制子系统根据水位传感器反馈的水位信息将水位变化指令下达至供水泵、排水泵以及电磁阀控制水位升降；将按规范规定的温度，水温控制子系统根据水温传感器反馈的信息将指令传达至加热器以及水位控制子系统，通过水循环实现水温变化。变幅加载子系统、水温控制子系统和水位控制子系统集成于总控制平台。

变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验方法，其特征在于，包括将梁试件通过实心方钢传力连杆堆叠于海洋环境加速老化水池内的支座处并与电液伺服加载装置位置对应，通过在总控制平台设定多级阶梯的变幅荷载谱、加速老化试验温度以及加速老化水池随时间变化的水位因素耦合作用于水池内的梁试件，通过池内的氯离子浓度传感器对海水进行氯离子浓度监测，并通过水循环系统保证池内海水浓度的稳定，来监测变幅载荷下梁试件在构造出的不同环境中梁试件的耐久性。

进一步的，变幅荷载的设定是根据实际装备或结构承受的荷载，采用人工或检测系统自动采集的荷载数据，应用损伤等效原理，经过统计分析，得到能够反映实际荷载特征、并能数值模拟的典型荷载谱，再将其简化为多级阶梯的变幅荷载谱，然后，采用实际结构与试件所承受荷载等效的方法，确定试件所承受各级荷载的大小及频次。

进一步的，温度的设定是规范中要求的加速老化试验温度来设定其变化数值的，以1天为周期对温度变化进行编程并输入控制系统中，通过供水泵实现加速老化水池内温度变化，根据水温传感器反馈的水体温度信息，当加速老化水池内水温低于目标值5％时，水温控制子系统自动向加热器下达变温指令，同时向水位控制子系统传达供排水指令，使电磁阀打开，加热器启动，供水泵抽取海水流过加热器进行加热，经过一段时间水循环使加速老化水池内海水达到指定温度。

进一步的，水位编程设定根据梁尺寸将水池水位分为水下区、水位变动区、浪溅区以及大气区，根据潮汐时间，在涨潮时段使水位在浪溅区以1小时为周期，以一定的频率快速变化来模拟海浪拍打环境，在退潮时段使水位逐渐下降至水位变动区底部以模拟潮汐环境下结构的干湿循环，试验时使水下区梁一直处于浸泡状态，大气区梁始终不与模拟海水接触。根据水位传感器反馈的水位信息，水位控制子系统自动向电磁阀和供水泵或排水泵下达供排水指令。

本发明的有益效果是：

1)本发明的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置，能够实现干湿循环、湿热、海水内等多种海洋环境与变幅荷载耦合作用下构件的加速老化耐久性实验，实验设置灵活性较好，适用范围较广；

2)本发明的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置，能够同时对多个试件进行不同影响因素耦合组合作用下的耐久性试验，对在相同或不同荷载与环境耦合的交互作用下试件的耐久性能进行分析。

3)本发明的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置，具有系统、合理的结构和布局，支座、实心方钢传力连杆、供水泵、排水泵和水管均采用不锈钢，反力支架使用防腐涂料刷面，保证了装置较高的使用年限。同时反力支架的使用保证了装置的刚度、强度和稳定性。

4)本发明的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置，通过变成自动化控制的方法，降低了长期实验的人工成本，同时也实现了精确化控制实验条件。

附图说明

图1为本发明变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置的主体结构三维示意图；

图2为本发明变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置的主体结构二维正面示意图；

图3为本发明变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置的主体结构二维侧面示意图；

图4为本发明变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置的试件加载装置三维示意图；

图5为本发明变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置的试件加载装置结构二维正面示意图；

图6为本发明变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置的试件加载装置结构二维侧面示意图；

图7为本发明变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置的环境模拟装置结构三维示意图；

图8为本发明变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置的水循环装置三维示意图；

图9为本发明变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验系统的结构示意图。

其中：1-反力支架柱；2-反力支架横梁；3-加载梁；4-滚动支座；5-固定支座；6-电液伺服加载装置；7-压力传感器；8-加载头；9-实心方钢传力连杆；10-梁试件；10-1-大气区试验梁；10-2-浪溅区试验梁；10-3-水位变动区试验梁；10-4-水下区试验梁；11-加热器；12-供水泵；13-排水泵；14-监测装置；15-储水池；16-总控制平台；17-钢化玻璃；18-海洋环境加速老化水池；19-电磁阀；20-水管。

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。

变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置包括环境模拟装置、试件加载装置和总控制系统。环境模拟装置包括海洋环境加速老化水池18、储水池15、水循环装置和监测装置14，水循环装置设置于海洋环境加速老化水池18和储水池15之间，监测装置14设置于海洋环境加速老化水池18内部，环境模拟装置中的海洋环境加速老化水池18和储水池15由混凝土砌筑，海洋环境加速老化水池18有一侧面设为大面积的玻璃窗，监测装置14包括温度传感器、水位传感器和氯离子浓度传感器，温度传感器、水位传感器和氯离子浓度传感器集成于一体分布于海洋环境加速老化水池18内部两对角并与总控制系统电连接。

水循环装置包括供水泵12、排水泵13、水管20、电磁阀19和加热器11，供水泵12、排水泵13与海洋环境加速老化水池18和储水池15通过水管20连接，供水泵12的一端与海洋环境加速老化水池18的进水口相邻，另一端与储水池15的排水口相连，排水泵13的一端与海洋环境加速老化水池18的排水口相连，另一端与储水池15的进水口相连，加热器11设置在供水泵12与海洋环境加速老化水池18之间，电磁阀19与供水泵12、排水泵13电连接。

试件加载装置包括载荷加载装置和反力支架，载荷加载装置安装在反力支架上，载荷加载装置包括支座、若干条梁试件10、传力连杆、压力传感器7电液伺服加载装置6，支座放置于海洋环境加速老化水池底部，传力连杆为实心方钢传力连杆9，若干条梁试件10放置于所述支座上，传力连杆设置于若干条梁试件10之间，电液伺服加载装置6设置于试件加载装置顶端，压力传感器7安装在电液伺服加载装置6上，反力支架设置于海洋环境加速老化水池18外部，反力支架包括反力支架柱1、反力支架横梁2和加载梁3，反力支架柱1固定于地面，反力支架横梁2安装于反力支架柱1顶端，加载梁3安装于反力支架横梁2上，电液伺服加载装置6设置于加载梁3上，电液伺服加载装置6的加载头8为圆柱形加载头，加载头8与梁试件10之间为线接触，支座包括固定支座5和滚动支座4，固定支座5和滚动支座4平行设置，固定支座5包括底座和圆形钢管梁，底座和圆形钢管梁刚性连接；滚动支座4包括底座和支座梁，底座与支座梁转动连接，梁试件10通过堆叠的形式放置于海洋环境加速老化水池18内的支座上，梁试件10之间通过实心方钢传力连杆9竖向间隔。

总控制系统包括变幅加载子系统、水温控制子系统和水位控制子系统和总控制平台16，加热器11具有控温功能，加热器11与供水泵12以及水温控制子系统电连接，控制水体温度升降，变幅加载子系统与电液伺服加载装置中的压力传感器7电连接，通过程序控制实现自动变幅加载。环境模拟装置、试件加载装置、变幅加载子系统、水温控制子系统、水位控制子系统均与总控制平台16电连接。

海洋环境加速老化水池18内设有监测装置14，通过监测装置14、水位控制子系统、水温控制子系统对海洋环境加速老化水池18的水位和温度进行程序化控制，模拟海洋环境中的大气区、浪溅区、水位变动区和水下区，海洋环境加速老化水池18内注有含盐量与海水相同的盐水，与储水池15一同设于室内。

水位控制子系统与电磁阀19、供水泵12、排水泵13、加热器11和温度传感器相连接，根据水位传感器反馈的水位信息，自动向电磁阀19和供水泵12或排水泵13下达供排水指令。

水温控制子系统与温度传感器以及加热器11相连接，根据温度传感器反馈的水体温度信息，当海洋环境加速老化水池18内水温低于目标值5％时，自动向加热器11下达变温指令，同时向水位控制子系统传达供排水指令，使电磁阀19打开，加热器11启动，供水泵12抽取海水流过加热器11进行加热，经过一段时间水循环使海洋环境加速老化水池18内海水达到指定温度。

支座、供水泵12、排水泵13、实心方钢传力连杆9以及加热器11内芯均采用不锈钢制作，反力支架使用防腐涂料进行保护。

每个电液伺服加载装置6以及压力传感器7通过电缆与变幅加载子系统独立连接；海洋环境加速老化水池18通过供水泵12、排水泵13、电磁阀19、水管20以及加热器11与储水池15相互连通，供水泵12、加热器11、电磁阀19以及水管20构成水位控制子系统及水温控制子系统。海洋环境加速老化水池18内部水池壁对角设置监测装置14。监测装置14和加热器11都与水温控制子系统连接，监测装置14、供水泵12、排水泵13以及电磁阀19均与水位控制子系统连接，同时水温控制子系统与水位控制子系统连接相互传达指令。

荷载施加、监测及控制，是通过压力传感器7的反馈，变幅加载子系统将指令传达至电液伺服加载装置6；水位控制子系统根据水位传感器反馈的水位信息将水位变化指令下达至供水泵12、排水泵13以及电磁阀19控制水位升降；将按规范规定的温度，水温控制子系统根据温度传感器反馈的信息将指令传达至加热器11以及水位控制子系统，通过水循环实现水温变化。变幅加载子系统、水温控制子系统和水位控制子系统集成于总控制平台16。

变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验方法，将试梁件10通过实心方钢传力连杆9堆叠于海洋环境加速老化水池18内的支座处并与电液伺服加载装置6位置对应，然后通过在总控制平台16设定多级阶梯的变幅荷载谱、加速老化试验温度以及海洋环境加速老化水池随18时间变化的水位等因素耦合作用于水池内的梁试件10，通过池内的氯离子浓度传感器对海水进行氯离子浓度监测，当由于水分蒸发或化学反应导致氯离子浓度偏离原浓度2％时采取加水等措施保证池内海水浓度的稳定，通过水循环系统保证池内海水浓度的稳定，来监测变幅载荷下梁试件10在构造出的不同环境中梁试件10的耐久性。

变幅荷载的设定是根据实际装备或结构承受的荷载，采用人工或检测系统自动采集的荷载数据，应用损伤等效原理，经过统计分析，得到能够反映实际荷载特征、并能数值模拟的典型荷载谱，再将其简化为多级阶梯的变幅荷载谱，然后，采用实际结构与试件所承受荷载等效的方法，确定试件所承受各级荷载的大小及频次。

温度的设定是规范中要求的加速老化试验温度来设定其变化数值的，以1天为周期对温度变化进行编程并输入控制系统中，通过供水泵12实现海洋环境加速老化水池内温度变化。根据温度传感器反馈的水体温度信息，当海洋环境加速老化水池18内水温低于目标值5％时，水温控制子系统自动向加热器11下达变温指令，同时向水位控制子系统传达供排水指令，使电磁阀19打开，加热器11启动，供水泵12抽取海水流过加热器11进行加热，经过一段时间水循环使海洋环境加速老化水池18内海水达到指定温度。

水位编程设定根据试梁件10尺寸将水池水位分为水下区、水位变动区、浪溅区以及大气区，根据潮汐时间，在涨潮时段使水位在浪溅区以1小时为周期，以一定的频率快速变化来模拟海浪拍打环境，在退潮时段使水位逐渐下降至水位变动区底部以模拟潮汐环境下结构的干湿循环，试验时使水下区试验梁10-1一直处于浸泡状态，大气区试验梁10-1始终不与模拟海水接触。根据水位传感器反馈的水位信息，水位控制子系统自动向电磁阀19和供水泵12或排水泵13下达供排水指令。

实施例1

如图1至图9所示，变幅荷载下构件的亚热带沿海环境耐久性实验装置，包括用于给试件10加载的电液伺服加载装置6、压力传感器7、加载头8、实心方钢传力连杆9以及滚动支座4、固定支座5。每四个梁试件10为一列，梁试件10分为大气区试验梁10-1、浪溅区试验梁10-2、水位变动区试验梁10-3以及水下区试验梁10-4，这些梁竖向堆叠于滚动支座4、固定支座5上，最多放置3列，通过加载头8将电液伺服加载装置6产生的反力施加给梁试件10。施加的力由压力传感器7传送于总控制平台16，通过编制的荷载谱控制电液伺服加载装置6的反力。环境系统包括供水泵12、排水泵13、监测装置14、储水池15、加速老化水池18、加热器11、水管20和电磁阀19，储水池15和加速老化水池18通过供水泵12、排水泵13、加热器11、水管20和电磁阀19相连通，监测装置14和供水泵12、排水泵13分别与总控制平台16独立连接，加速老化水池18内的水位、水温和氯离子浓度等情况通过监测装置14反馈到总控制平台16，总控制平台16通过编制的温度变化及水位升降程序控制电磁阀19的开关、加热器11的启停以及供水泵12、排水泵13的进出水实现海洋环境加速老化水池18、储水池15内的水循环，控制加速老化水池18的水位及水温。

如图1至图3所示，滚动支座4和固定支座5均采用不锈钢制作，支座梁采用外径100mm，内径70mm的圆形钢管，其中滚动支座4中的支座梁通过实心轴与底座连接，使其可以自由滚动，固定支座5中的支座梁与底座固接。支座底座通过螺栓与水池底面相连接，可以自由调节位置以适应梁试件的尺寸。滚动支座4、固定支座5上部通过实心方钢传力连杆9叠放若干个梁试件10，梁试件10以3根为一竖列，最多可叠放3列。四根反力支架柱1固接于地面，反力支架横梁2通过螺栓连接于反力支架柱1上，可在竖向调整位置，方便适用于各种尺寸梁试件10，加载梁3同样通过螺栓连接于反力支架横梁2上，可在水平方向调整位置，改变加载位置，反力支架全部刷防腐涂料进行防腐。

图7所示海洋环境加速老化水池18、储水池15采用混凝土四面围砌，并作抗渗处理，较不同的是海洋环境加速老化水池18在正面使用钢化玻璃17，便于观察实验现象，海洋环境加速老化水池18水池壁上对角监测装置14，便于监测和控制实验环境的变化，同时为避免模拟海水由于蒸发作用导致的浓度变化，要根据水氯离子浓度传感器的数据定期加水维持海水溶液浓度。将变幅加载子系统、水温控制子系统和水位控制子系统集成于总控制平台16。

图9所示的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性装置控制系统连接的结构，总控制平台16通过电缆与供水泵12、排水泵13、加热器11、电磁阀19、监测装置14、压力传感器7以及电液伺服加载装置6相连接。总控制平台16与压力传感器7以及电液伺服加载装置6双向交互，总控制平台16通过编制的荷载谱控制电液伺服加载装置6，同时接收压力传感器7传输的信息。总控制平台16与监测装置14、供水泵12、排水泵13、加热器11、电磁阀19均为单向信号传输，总控制平台16根据监测装置14反馈的海水环境加速老化水池18内部水体信息，通过程序控制供水泵12、排水泵13以及电磁阀19的开关实现水的流动循环，同时控制加热器11对水体加热，以此保证实验环境的变化或维持。图9中，实线为系统信息传输路线，虚线为水体流动路线，箭头为传输或流动方向。

本发明通过模拟不同的海洋环境，实现了实现干湿循环、湿热、海水内等多种海洋环境与变幅荷载耦合作用下构件的加速老化耐久性实验，并能够同时对多个试件进行不同影响因素耦合组合作用下的耐久性试验，对在相同或不同荷载与环境耦合的交互作用下试件的耐久性能进行分析，实验设置灵活性较好，适用范围较广，不锈钢材料和防腐涂料的设置保证了装置的刚度、强度和稳定性，提高了装置的使用年限，通过变成自动化控制的方法，降低了长期实验的人工成本，同时也实现了精确化控制实验条件。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置，其特征在于：包括环境模拟装置、试件加载装置和总控制系统，所述环境模拟装置包括海洋环境加速老化水池、储水池、水循环装置和监测装置，所述水循环装置设置于海洋环境加速老化水池和储水池之间，所述监测装置设置于海洋环境加速老化水池内部，所述试件加载装置设置在所述海洋环境加速老化水池的周围，所述试件加载装置的载荷加载装置设置在所述海洋环境加速老化水池的内部，所述总控制系统包括变幅加载子系统、水温控制子系统、水位控制子系统和总控制平台，所述环境模拟装置、试件加载装置、变幅加载子系统、水温控制子系统、水位控制子系统均与总控制平台电连接。

2.根据权利要求1所述的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置，其特征在于，所述环境模拟装置中的海洋环境加速老化水池和储水池由混凝土砌筑，所述海洋环境加速老化水池内注有含盐量与海水相同的盐水，与储水池一同设于室内，所述海洋环境加速老化水池有一侧面设为大面积的玻璃窗，所述监测装置包括温度传感器、水位传感器和氯离子浓度传感器，所述温度传感器、水位传感器、氯离子浓度传感器集成于一体分布于海洋环境加速老化水池内部两对角并与总控制系统电连接。

3.根据权利要求2所述的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置，其特征在于，所述水循环装置包括供水泵、排水泵、水管、电磁阀和加热器，所述供水泵、排水泵与海洋环境加速老化水池和储水池通过水管连接，所述供水泵的一端与海洋环境加速老化水池的进水口相连，另一端与储水池的排水口相连，所述排水泵的一端与海洋环境加速老化水池的排水口相连，另一端设置于储水池的进水口相连，所述加热器设置在供水泵与海洋环境加速老化水池之间，所述电磁阀与所述供水泵、排水泵电连接；所述加热器具有控温功能，所述加热器与供水泵以及水温控制子系统电连接，控制水体温度升降，所述电磁阀、供水泵、排水泵、加热器、水位传感器和水位控制子系统电连接，根据水位传感器反馈的水位信息，自动向电磁阀和供水泵或排水泵下达供排水指令，所述变幅加载子系统与所述载荷加载装置中的压力传感器电连接，通过程序控制实现自动变幅加载。

4.根据权利要求1所述的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置，其特征在于，所述试件加载装置包括载荷加载装置和反力支架，所述载荷加载装置安装在反力支架上，所述载荷加载装置包括支座、若干条梁试件、传力连杆、压力传感器和电液伺服加载装置，所述支座放置于海洋环境加速老化水池底部，所述若干条梁试件放置于所述支座上，所述传力连杆设置于所述若干条梁试件之间，所述电液伺服加载装置设置于所述试件加载装置顶端，所述压力传感器安装在电液伺服加载装置上，所述反力支架设置于所述海洋环境加速老化水池外部，所述反力支架包括反力支架柱、反力支架横梁和加载梁，所述反力支架柱固定于地面，所述反力支架横梁安装于所述反力支架柱顶端，所述加载梁安装于所述反力支架横梁上，所述电液伺服加载装置设置于所述加载梁上，所述电液伺服加载装置的加载头为圆柱形加载头，所述加载头与试件之间为线接触，所述支座包括固定支座和滚动支座，所述固定支座和滚动支座平行设置，所述固定支座包括底座和圆形钢管梁，所述底座和圆形钢管梁刚性连接；所述滚动支座包括底座和支座梁，所述底座与支座梁转动连接，所述传力连杆为实心方钢传力连杆，所述梁试件通过堆叠的形式放置于加速老化水池内的支座上，试件之间通过实心方钢传力连杆竖向间隔。

5.根据权利要求4所述的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置，其特征在于，所述电液伺服加载装置以及压力传感器通过电缆与变幅加载子系统独立连接，水温传感器和加热器都与水温控制子系统连接，水位传感器、供水泵、排水泵以及电磁阀均与水位控制子系统连接，水温控制子系统与水位控制子系统连接相互传达指令。

6.根据权利要求5所述的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验装置，其特征在于，荷载施加、监测及控制，是通过压力传感器的反馈，变幅加载子系统将指令传达至电液伺服加载装置；水位控制子系统根据水位传感器反馈的水位信息将水位变化指令下达至供水泵、排水泵以及电磁阀控制水位升降；水温控制子系统根据水温传感器反馈的信息将指令传达至加热器以及水位控制子系统，通过水循环实现水温变化，变幅加载子系统、水温控制子系统和水位控制子系统集成于总控制平台。

7.变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验方法，其特征在于，包括将梁试件通过实心方钢传力连杆堆叠于海洋环境加速老化水池内的支座处并与电液伺服加载装置位置对应，通过在总控制平台设定多级阶梯的变幅荷载谱、加速老化试验温度以及加速老化水池随时间变化的水位因素耦合作用于水池内的梁试件，通过池内的氯离子浓度传感器对海水进行氯离子浓度监测，并通过水循环系统保证池内海水浓度的稳定，来监测变幅载荷下梁试件在构造出的不同环境中梁试件的耐久性。

8.根据权利要求7所述的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验方法，其特征在于，其特征在于：变幅荷载的设定是根据实际装备或结构承受的荷载，采用人工或检测系统自动采集的荷载数据，应用损伤等效原理，经过统计分析，得到能够反映实际荷载特征、并能数值模拟的典型荷载谱，再将其简化为多级阶梯的变幅荷载谱，然后，采用实际结构与试件所承受荷载等效的方法，确定试件所承受各级荷载的大小及频次。

9.根据权利要求7所述的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验方法，其特征在于，温度的设定包括以1天为周期对温度变化进行编程并输入控制系统中，通过供水泵实现加速老化水池内温度变化，根据水温传感器反馈的水体温度信息，当加速老化水池内水温低于目标值5％时，水温控制子系统自动向加热器下达变温指令，同时向水位控制子系统传达供排水指令，使电磁阀打开，加热器启动，供水泵抽取海水流过加热器进行加热，经过一段时间水循环使加速老化水池内海水达到指定温度。

10.根据权利要求7所述的变幅荷载下构件的海洋环境耐久性实验方法，其特征在于，水位编程设定根据梁尺寸将水池水位分为水下区、水位变动区、浪溅区以及大气区，根据潮汐时间，在涨潮时段使水位在浪溅区以1小时为周期，以一定的频率快速变化来模拟海浪拍打环境，在退潮时段使水位逐渐下降至水位变动区底部以模拟潮汐环境下结构的干湿循环，试验时使水下区梁一直处于浸泡状态，大气区梁始终不与模拟海水接触；根据水位传感器反馈的水位信息，水位控制子系统自动向电磁阀和供水泵或排水泵下达供排水指令。

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