CN114354341A - 一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置及实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置及实验方法，涉及工程实验技术领域。包括高刚度主架、荷载系统、侵蚀系统以及试验梁，所述试验梁可拆卸设置于高刚度主架上；所述荷载系统设置于高刚度主架上且位于试验梁下方，用于对试验梁施加荷载；所述侵蚀系统设置于试验梁上，内置氯盐溶液；所述试验梁为符合设计要求的连续梁。本发明的实验装置能够将试验梁固定在荷载系统上，通过调节可调节反力支座给试验梁提供反向平衡力，荷载系统提供持载所需的力，模拟持载状态；侵蚀系统和干湿循环系统提供在氯盐环境下干湿循环的条件；本发明提供的实验装置稳定可靠，使用方便，能够提供氯盐环境下干湿循环与持载耦合作用的试验条件。

Description

一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置及实验方法
技术领域
本发明涉及工程实验技术领域，特别是涉及一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置及实验方法。
背景技术
连续梁是指在建筑、桥梁、航空以及管道线路等工程中具有三个或更多个支撑的梁，工程中连续梁桥负弯矩区受向上的集中荷载，冬天路上有积雪时利用氯盐类融雪剂进行除雪，在雪融化的过程是由干到湿的变化，这就造成连续梁受到氯盐溶液的侵蚀，使得连续梁负弯矩区受到集中荷载和氯盐侵蚀以及干湿循环共同作用；荷载和氯盐环境对连续梁的承载力均有影响；在干湿循环的作用下更加重了这种影响；荷载和氯盐环境下干湿循环作用对氯离子侵入混凝土有何影响，目前，均采用在桥梁体上安装装置进行检测，这种现场检测方法，无法持续检测，荷载不恒定，且不方便检测氯离子侵蚀情况，测试不精准，成本较高。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置及实验方法，以解决上述问题。
为达上述目的，本发明提供一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置，包括高刚度主架、荷载系统、侵蚀系统以及试验梁，所述试验梁可拆卸设置于高刚度主架上；所述荷载系统设置于高刚度主架上且位于试验梁下方，用于对试验梁施加荷载；所述侵蚀系统设置于试验梁上，内置氯盐溶液；所述试验梁为符合设计要求的连续梁。
进一步的，所述高刚度主架包括工字钢基座，所述工字钢基座两端均固定连接有辅助基座，所述辅助基座上设置有方钢柱，所述方钢柱上设置有方钢顶梁；所述荷载系统设置于工字钢基座上。
进一步的，两个所述方钢柱上分别对称设置有用于夹持试验梁的托台和反力支座；所述托台位于反力支座下方。
进一步的，所述托台和反力支座在竖直方向上均通过滑轨滑槽机构与方钢柱实现滑动和限位；所述方钢柱内侧安装有齿槽，所述反力支座和托台内均设置有步进电机，所述步进电机输出端连接有与齿槽啮合的齿轮；所述托台内的步进电机与托台调节器电连接；所述反力支座内的步进电机与反力支座调节器电连接；所述托台通过所述托台调节器实现上下调节，所述反力支座通过所述反力支座调节器实现上下调节。
进一步的，所述荷载系统包括液压千斤顶、荷载传感器和荷载显示器，所述液压千斤顶底部与高刚度主架固定连接，所述液压千斤顶顶部与荷载传感器连接；所述荷载传感器顶部与试验梁底部接触；所述荷载传感器与荷载显示器电连接。
进一步的，所述侵蚀系统包括侵蚀容量盒，所述侵蚀容量盒为无底立方盒，所述侵蚀容量盒底部与试验梁的负弯矩区胶接。
进一步的，还包括干湿循环系统；所述干湿循环系统包括氯离子溶液蓄存盒、进水抽水机、进水管、出水抽水机、出水管和干湿控制器，所述氯离子溶液蓄存盒与高刚度主架连接；所述氯离子溶液蓄存盒内底部设置有进水抽水机，所述进水管一端与进水抽水机的排水口连通，另一端设置于侵蚀容量盒内部；所述出水抽水机设置于侵蚀容量盒底部；所述出水管一端与出水抽水机的排水口连通，另一端设置于氯离子溶液蓄存盒内部；所述进水抽水机和出水抽水机均与干湿控制器电连接；所述干湿控制器设置于高刚度主架上，所述干湿控制器内置高精度数量时间控制器，通过高精度数量时间控制器设定干燥和浸泡的时间。
本发明还提供一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验方法，包括以下步骤：
S1、将试验梁移至托台上；
S2、通过托台调节器调节托台向上移动，将试验梁移动到荷载系统上方，通过反力支座调节器将反力支座移动至与试验梁接触，将荷载系统上升至与试验梁下部接触，再将托台向下移动；
S3、调节液压千斤顶直至荷载显示器示数为要求荷载；
S4、将氯离子溶液放入氯离子溶液蓄存盒内，通过干湿控制器设定干湿循环次数以及干燥和浸泡的时间；
S5、完成设定次数的干湿循环后，取出试验梁，对试验梁的负弯矩区分层取样，采用莫尔法测试自由氯离子含量，采用佛尔哈德法测试总氯离子含量。
进一步的，采用莫尔法测试自由氯离子含量，采用佛尔哈德法测试总氯离子含量。
本发明具有以下有益效果：
本发明的实验装置能够将试验梁固定在荷载系统上，通过调节节反力支座给试验梁提供反向平衡力，荷载系统提供持载所需的力，模拟持载状态；侵蚀容量盒和氯离子溶液蓄存盒通过进、出水抽水机和进、出水管连通，提供在氯盐环境下干湿循环的条件；本发明提供的实验装置稳定可靠，使用方便，能够提供氯盐环境下干湿循环与持载耦合作用的试验条件。
本发明为连续梁负弯矩区抗氯离子侵蚀的研究提供实验基础，把现场检测的方式转为实验室研究，不仅方便操作，而且检测方式更符合理论要求，实验结果更加准确，为本领域的普通技术人员提供了更便利的检测工具。
附图说明
图1为本发明一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置的示意图。
图2为本发明一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置的高刚度主架示意图。
图3为本发明一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置的侵蚀系统及干湿循环系统示意图。
图4为本发明一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置的荷载系统及试验梁示意图。
其中，1-工字钢基座；2-辅助基座；3-左方钢柱；4-右方钢柱；5-左反力支座；6-右反力支座；7-反力支座调节器；8-左托台；9-右托台；10-托台调节器；11-方钢顶梁；12-液压千斤顶；13-荷载传感器；14-荷载显示器；15-试验梁；16-负弯矩区；17-侵蚀容量盒；18-氯离子溶液蓄存盒；19-进水抽水机；20-进水管；21-出水抽水机；22-出水管；23-干湿控制器。
具体实施方式
为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，结合附图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能。
如图1-4所示，本发明中提供了一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置，包括高刚度主架、荷载系统、侵蚀系统以及试验梁15，所述试验梁15可拆卸设置于高刚度主架上；所述荷载系统设置于高刚度主架上且位于试验梁15下方，用于对试验梁15施加荷载；所述侵蚀系统设置于试验梁15上，内置氯盐溶液；所述试验梁15为符合设计要求的连续梁。
进一步的，所述高刚度主架包括工字钢基座1，所述工字钢基座1两端均固定连接有辅助基座2，所述辅助基座2上设置有方钢柱，所述方钢柱上设置有方钢顶梁11，所述方钢柱分为对称设置的左方钢柱3和右方钢柱4；所述荷载系统设置于工字钢基座1上。
进一步的，所述左方钢柱3和右方钢柱4上分别对称设置有用于夹持试验梁15的托台和反力支座；所述托台位于反力支座下方；所述托台分为对称设置的左托台8、右托台9，所述反力支座分为对称设置的左反力座5、右反力支座6。
进一步的，所述方钢柱与托台和反力支座在竖直方向上通过滑轨滑槽机构(未画出)实现滑动和限位；所述方钢柱内侧安装有齿槽，所述反力支座和托台内均设置有步进电机，所述步进电机输出端连接有与齿槽啮合的齿轮；所述托台内的步进电机与托台调节器10电连接；所述反力支座内的步进电机与反力支座调节器7电连接；所述托台通过所述托台调节器10实现上下调节，所述反力支座可由所述反力支座调节器7进行上下调节，为所述试验梁15提供反向力。
进一步的，所述荷载系统包括液压千斤顶12、荷载传感器13和荷载显示器14，所述液压千斤顶12底部与高刚度主架固定连接，所述液压千斤顶12顶部与荷载传感器13连接；所述荷载传感器13顶部与试验梁15底部接触；所述荷载传感器13与荷载显示器14电连接，所述荷载显示器14可实时显示荷载大小。
进一步的，所述侵蚀系统包括侵蚀容量盒17，所述侵蚀容量盒17为由透明PVC硬塑料板组成的带有刻度的无底立方盒，利用高粘度胶将所述侵蚀容量盒17固定在所述试验梁15的负弯矩区16处，并用环氧树脂对所述侵蚀容量盒17做防漏处理。
进一步的，还包括干湿循环系统；所述干湿循环系统包括氯离子溶液蓄存盒18、进水抽水机19、进水管20、出水抽水机21、出水管22和干湿控制器23，所述氯离子溶液蓄存盒18是由不锈钢铁皮组成的容量为10L的无盖立方体盒，所述氯离子溶液蓄存盒18与高刚度主架连接；所述氯离子溶液蓄存盒18内底部设置有进水抽水机19，所述进水管20一端与进水抽水机19的排水口连通，另一端设置于侵蚀容量盒17内部；所述出水抽水机21设置于侵蚀容量盒17底部；所述出水管22一端与出水抽水机21的排水口连通，另一端设置于氯离子溶液蓄存盒18内部；所述进水抽水机19和出水抽水机21均与干湿控制器23电连接；所述干湿控制器23设置于高刚度主架上。所述进水抽水机19和所述出水抽水机21由所述干湿控制器23控制，所述干湿控制器23内置高精度数量时间控制器，所述干湿控制器23可设定干燥和浸泡的时间，浸泡时，所述干湿控制器23启动所述进水抽水机19通过所述进水管20向所述侵蚀容量盒17中注入1000ml氯离子溶液，干燥时，所述干湿控制器23启动所述出水抽水机21通过所述出水管22抽出所述侵蚀容量盒17内的氯离子溶液。
本发明还提供一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验方法，下面以混凝土连续梁负弯矩区在氯盐环境下干湿循环与持载耦合作用为例，具体试验步骤如下：
S1、用浸有丙酮的脱脂棉球清洗试验梁15，直到棉球上看不见污渍为止，将清理干净的试验梁15移至托台上；
S2、通过托台调节器10调节托台向上移动，将试验梁15移动到荷载系统上方2cm处，通过反力支座调节器7将反力支座移动至与试验梁15接触，将荷载系统上升至与试验梁15下部接触，再将托台向下移动15cm；
S3、调节液压千斤顶12，以每级1kN进行加载，每级加载后静置10min，加载至荷载显示器14示数为要求荷载，待所述荷载显示器14示数稳定后再静置24h；
S4、将侵蚀容量盒17粘在试验梁15的负弯矩区16上方，并用环氧树脂做防漏处理，然后将氯离子溶液放入氯离子溶液蓄存盒内，设定6次干湿循环，干7d，湿7d，14d为一个干湿循环；
S5、完成设定次数的干湿循环后，取出所述试验梁15，对所述试验梁15的负弯矩区16分层取样，每层5mm，共取5层，用切割机切取5mm厚的切片，将切片烘干后再进行磨粉，称取2g样粉溶于50mL蒸馏水中，剧烈振荡2min，然后浸泡24h，24h后过滤得到滤液，采用莫尔法测试滤液中自由氯离子含量，采用佛尔哈德法测试滤液中总氯离子含量。
以上所述仅为本发明较佳实施例而已，非全部实施例，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或者相近似的技术方案，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置，其特征在于，包括高刚度主架、荷载系统、侵蚀系统以及试验梁，所述试验梁可拆卸设置于高刚度主架上；所述荷载系统设置于高刚度主架上且位于试验梁下方，用于对试验梁施加荷载；所述侵蚀系统设置于试验梁上，内置氯盐溶液；所述试验梁为符合设计要求的连续梁。
2.如权利要求1所述的一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置，其特征在于，所述高刚度主架包括工字钢基座，所述工字钢基座两端均固定连接有辅助基座，所述辅助基座上设置有方钢柱，所述方钢柱上设置有方钢顶梁；所述荷载系统设置于工字钢基座上。
3.如权利要求2所述的一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置，其特征在于，两个所述方钢柱上分别对称设置有用于夹持试验梁的托台和反力支座；所述托台位于反力支座下方。
4.如权利要求3所述的一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置，其特征在于，所述托台和反力支座在竖直方向上均通过滑轨滑槽机构与方钢柱实现滑动和限位；所述方钢柱内侧安装有齿槽，所述反力支座和托台内均设置有步进电机，所述步进电机输出端连接有与齿槽啮合的齿轮；所述托台内的步进电机与托台调节器电连接；所述反力支座内的步进电机与反力支座调节器电连接；所述托台通过所述托台调节器实现上下调节，所述反力支座通过所述反力支座调节器实现上下调节。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置，其特征在于，所述荷载系统包括液压千斤顶、荷载传感器和荷载显示器，所述液压千斤顶底部与高刚度主架固定连接，所述液压千斤顶顶部与荷载传感器连接；所述荷载传感器顶部与试验梁底部接触；所述荷载传感器与荷载显示器电连接。
6.如权利要求5所述的一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置，其特征在于，所述侵蚀系统包括侵蚀容量盒，所述侵蚀容量盒为无底立方盒，所述侵蚀容量盒底部与试验梁的负弯矩区胶接。
7.如权利要求6所述的一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验装置，其特征在于，还包括干湿循环系统；所述干湿循环系统包括氯离子溶液蓄存盒、进水抽水机、进水管、出水抽水机、出水管和干湿控制器，所述氯离子溶液蓄存盒与高刚度主架连接；所述氯离子溶液蓄存盒内底部设置有进水抽水机，所述进水管一端与进水抽水机的排水口连通，另一端设置于侵蚀容量盒内部；所述出水抽水机设置于侵蚀容量盒底部；所述出水管一端与出水抽水机的排水口连通，另一端设置于氯离子溶液蓄存盒内部；所述进水抽水机和出水抽水机均与干湿控制器电连接；所述干湿控制器设置于高刚度主架上，所述干湿控制器内置高精度数量时间控制器，通过高精度数量时间控制器设定干燥和浸泡的时间。
8.一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将试验梁移至托台上；
S2、通过托台调节器调节托台向上移动，将试验梁移动到荷载系统上方，通过反力支座调节器将反力支座移动至与试验梁接触，将荷载系统上升至与试验梁下部接触，再将托台向下移动；
S3、调节液压千斤顶直至荷载显示器示数为要求荷载；
S4、将氯离子溶液放入氯离子溶液蓄存盒内，通过干湿控制器设定干湿循环次数以及干燥和浸泡的时间；
S5、完成设定次数的干湿循环后，取出试验梁，对试验梁的负弯矩区分层取样，测试自由氯离子含量和总氯离子含量。
9.如权利要求8所述的一种连续梁负弯矩区氯盐环境下持载实验方法，其特征在于，采用莫尔法测试自由氯离子含量，采用佛尔哈德法测试总氯离子含量。
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