CN203053796U - 一种钢筋混凝土梁冻融试验加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，包括一反力架，反力架上平放有开口向上的试件盒，试件盒内放置有钢筋混凝土梁，钢筋混凝土梁上设有分配梁；分配梁的顶端安装有千斤顶，千斤顶的上方设有传力板，该传力板的两端分别与反力架的侧部相连。本实用新型提供的钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，主要有如下优点：①具备良好的抗腐蚀性能，部件均采用不锈钢制造，延长了产品的使用寿命；②能够自由控制弯曲荷载，在冻融试验过程中，可以实现持续加载或变化加载；③应用范围大，可用于跨度为0～2m的钢筋混凝土梁，或用于测试不同混凝土标号的构件；④试验相似性高，测试所得的试验结果与真实环境相符，试验数据较精准。

Description

一种钢筋混凝土梁冻融试验加载装置

技术领域

本实用新型涉及混凝土结构的耐久性测试技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，该装置通常用来研究桥梁工程、港口工程中的钢筋混凝土梁的耐久性。

背景技术

近年来，我国沿海地区正在大规模的建设基础设施，对经济发展起到拉动作用。特别是大型交通基础设施的开发和利用，是一个区域经济发达程度的重要指标之一。目前，大型交通基础设施仍以钢筋混凝土结构为主体。耐久性则支配着钢筋混凝土结构的整个服役过程，在长期使用过程中，由于耐久性不足，导致结构的过早失效甚至彻底损坏，产生的后果非常严重，不容忽视。

根据科学调查显示，在20世纪90年前我国修建的海港工程，一般使用10～20年就会出现严重的耐久性问题，80％以上的港口工程基本都发生了严重的耐久性问题，结构的使用寿命基本达不到设计要求。而且，随着我国经济的发展，现役桥梁、港口等基础设施都面临着超载的问题，外部荷载逐年增加，这也大大降低了结构的可靠度。国家每年都要花费巨额资金投入到基础设施的维护、维修和加固改造上，给国家的经济带来了巨大的损失。

众所周知，在服役条件下钢筋混凝土材料的耐久性能是一个非常复杂的问题，在正负温度变化频繁的地区，影响钢筋混凝土材料耐久性能的主要因素是冻融循环、盐溶液侵蚀以及服役条件下的弯曲荷载。如，在我国北方的沿海地区，大型基础设施面临的主要耐久性问题就是冻融问题、盐冻问题等。而传统的研究仅局限于单一因素作用下的耐久性研究，这种单一因素的研究结果并不能够全面、客观地反映钢筋混凝土梁在真实环境下(即综合考虑在冻融循环、盐溶液侵蚀以及弯曲荷载的耦合作用下)的耐久性能。

因此，在钢筋混凝土梁的耐久性测试实验中，如何有效地模拟钢筋混凝土梁在服役条件下的损伤因素，将直接影响到实验结果的真实度和可信度，并最终影响到钢筋混凝土梁的安全性和服役寿命的判断。因此，需要有一种能够模拟钢筋混凝土梁服役环境、并进行性能测定的加载装置，尤其是测试钢筋混凝土梁在冻融过程中的性能，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

CN201681017U的中国实用新型专利(申请号200920246437.8，申请日2009.10.22)公开了一种钢筋混凝土梁冻融荷载耦合耐久性试验持载装置，是由上加载板、加载螺杆、螺帽、垫片、闭泡绝热保温材料、下加载板、钢筋混凝土梁、梁端支座组成；加载螺杆穿过上加载板和下加载板上的圆孔，由螺帽将上加载板和下加载板固定在钢筋混凝土梁上，螺帽与上、下加载板之间设置有垫片，上加载板和下加载板之间设置有钢筋混凝土梁，两钢筋混凝土梁之间设置有梁端支座。该技术方案的不足之处在于：①该装置由于是通过旋紧螺栓向上、下加载板施加压力，经上、下加载板将压力传递到梁上的，因此冻融过程中钢筋混凝土梁所受到的荷载是不可调控的；②该装置随冻融试验的进行，混凝土表面逐渐脱落，截面尺寸越来越小，会降低螺栓对钢筋混凝土梁的荷载，而真实环境下荷载会逐年增加甚至超载，即与真实环境不符；③由于冰的融化有上下顺序，该装置上、下两根钢筋混凝土梁的损伤程度也会有很大差异。

CN102466596A的中国发明专利申请(申请号201010544511.1，申请日2010.11.12)公开了一种混凝土耐久性试验用恒定加载压力的装置，包括触摸屏、控制器、电动液压泵、蓄能罐、加载组件和快速冻融循环仪箱体，其中加载组件包括固定的左右挡板，其中一挡板内侧固定一液压千斤顶，另一挡板内侧固定一压力传感器，压力传感器和液压千斤顶之间平行放置数块可滑动的滑板和由四点弯曲垫板与橡胶盒组成的试件盒，试件盒内放试件；液压千斤顶通过三通管与电动液压泵和蓄能罐连通。该技术方案虽然考虑了荷载问题，但其不足之处在于：①该装置的钢筋混凝土梁采用竖放方式，而非平放，由于冻融过程中冰的融化有上下顺序，因此竖放会造成土梁的上、下部冻融损伤有很大差异，与真实环境不符；②该装置的加载组件部分，试件盒选用四点弯曲垫板，无法自由调节支座的间距，使得加载组件的应用范围受到了极大限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，可以自由控制弯曲荷载大小，采用该装置进行耐久性试验时能够综合考虑冻融循环、盐溶液侵蚀以及服役条件下的弯曲荷载影响因素，与真实环境下的服役状况相似性极高，解决了上述背景技术中所提到的相关现有技术的缺陷。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供的一种钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，包括一反力架，反力架上平放有开口向上的试件盒，试件盒内放置有钢筋混凝土梁，钢筋混凝土梁上设有分配梁；分配梁的顶端安装有千斤顶，千斤顶的上方设有传力板，该传力板的两端分别与反力架的侧部相连。

优选的技术方案中，反力架为开口向上的盒状结构，该结构由一块底板、垂直于底板的两块侧板和两块端板组成，且侧板与端板互相垂直。反力架具有承受反力的功能。

优选的技术方案中，两块侧板的中间设有对称的开槽。

优选的技术方案中，传力板包括一不锈钢的钢板，钢板上焊接有圆辊，圆辊的两端分别与开槽活动连接。传力板与反力架的侧板之间可以螺纹连接，也可以采用轴销连接或其他连接方式，并不局限于某种连接方式。

优选的技术方案中，两块端板上开有吊装孔。在进行冻融试验时，通常会在冻融机里放置多个加载装置，以便于冻融试验的加速、高效进行，因此，通过吊装孔可以吊装多个本实用新型装置。

优选的技术方案中，钢筋混凝土梁插有温度传感器。温度传感器用于测定冻融试验的环境温度，以便于实时监测试验环境。

优选的技术方案中，钢筋混凝土梁的底端与试件盒之间设有梁端支座。梁端支座为由不锈钢车削加工而成的圆辊，用于调节钢筋混凝土梁的跨度。

优选的技术方案中，分配梁为开口向上的盒状结构，分配梁的底部设有均匀分布的若干固定孔。

优选的技术方案中，钢筋混凝土梁的顶端设有分配梁支座，该分配梁支座由半圆辊、垂直于半圆辊的固定轴组成，且固定轴贯穿固定孔与分配梁相连。分配梁支座通过固定轴与分配梁上不同的固定孔连接，来调节分配梁支座的间距。

优选的技术方案中，分配梁承受的荷载范围为0～1000kN，远远大于千斤顶输出的压力范围，以实现本实用新型装置能够自由控制荷载大小的功能目的，确保与真实环境的一致性。

本实用新型提供的一种钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，工作原理具体如下：该装置通过千斤顶向钢筋混凝土梁施加荷载力，包括两条传力路径：①千斤顶将荷载传递到分配梁，分配梁通过分配梁支座将荷载传递到钢筋混凝土梁，钢筋混凝土梁通过梁端支座将荷载传递到试件盒，最终将荷载传递到反力架；②千斤顶将荷载传递到传力板，传力板最终将荷载传递到反力架。前述的两条传力路径使得本实用新型整个装置构成一个自平衡体系。本实用新型中，可以通过调节千斤顶压力的大小，来控制对钢筋混凝土梁的荷载输出。

本实用新型提供的一种钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，与现有技术相比优点如下：

(1)具备良好的抗腐蚀性能。本实用新型提供的加载装置，其部件均采用不锈钢制造，大大提高了抗腐蚀能力，延长了产品的使用寿命。

(2)能够自由控制弯曲荷载。在冻融试验过程中，既可以实现持续加载，也可以实现变化加载，根据不同的试验要求可以主动调节荷载力大小，并确保本装置的受力平衡体系。

(3)应用范围大。本装置可用于跨度为0～2m的钢筋混凝土梁，并能用于测试不同混凝土标号的构件。而且千斤顶可以输出0～500kN的荷载，已满足大多数的冻融试验测试要求，适用范围广。

(4)试验相似性高。本装置中的试件盒是水平放置的，既降低了钢筋混凝土梁的损伤差异性，又符合真实环境下钢筋混凝土梁的工作状况，因此采用本装置进行冻融试验测试，试验结果与真实环境相似性高，试验数据较精准，具有测试价值。

附图说明

图1为本实用新型钢筋混凝土梁冻融试验加载装置的正视图。

图2为本实用新型钢筋混凝土梁冻融试验加载装置的俯视图。

图3为本实用新型钢筋混凝土梁冻融试验加载装置的剖视图。

具体实施方式

如图1所示，一种钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，包括一反力架1，反力架1上水平放置有开口向上的试件盒2，试件盒2中装有水或盐溶液；试件盒2是由五块不锈钢的钢板(钢板的厚度为5～10mm)焊接形成，试件盒2内设有两个梁端支座3，梁端支座3上安放有钢筋混凝土梁4，钢筋混凝土梁4在浇筑时插入温度传感器；钢筋混凝土梁4的顶端设有两个分配梁支座5，分配梁支座5上固定有分配梁6，分配梁6为开口向上的盒状结构，也是由五块不锈钢的钢板（钢板的厚度为10～20mm)焊接形成；分配梁6的顶端安装有千斤顶7，千斤顶7的上方设有传力板8(传力板8与千斤顶7之间留有高度差)，该传力板8的两端分别与反力架1的侧部相连。

如图2和图3所示，具体而言，反力架1为开口向上的盒状结构，该结构由一块底板101、垂直于底板的两块侧板102和两块端板103组成，且侧板102与端板103互相垂直，底板101、侧板102和端板103均为不锈钢的钢板(钢板的厚度为10～30mm)；两块侧板102的中间均设有对称的开槽。

传力板8包括一不锈钢的钢板801(钢板的厚度为10～30mm)，钢板801上焊接有圆辊802，圆辊802的两端分别与前述侧板102上的开槽螺纹连接；根据实际情况，圆辊802与开槽之间的连接方式还可以选择为轴销连接、铆合连接等其他活动连接的方式，只要满足能将传力板8固定在反力架1的两块侧板102之间即可。

分配梁6的底部开有三十二个固定孔，三十二个固定孔呈两排对称分布(即每排十六个)，且每个固定孔之间的间距相等(即均匀分布)。

分配梁支座5是由用不锈钢车削加工而成的半圆辊、垂直于半圆辊的固定轴组成，且固定轴贯穿固定孔与分配梁6相连，通过固定轴与不同的固定孔相配合固定，来达到调节分配梁支座5间距的功能。

梁端支座3为用不锈钢车削加工而成的圆辊，用于调节钢筋混凝土梁4的跨度，根据实际情况可在0～2m的跨度范围内调节、固定。

本实用新型中，千斤顶7为液压千斤顶，通过管路与供压装置相连；钢筋混凝土梁4，是用常规方法浇筑的钢筋混凝土待测试验梁，尺寸可根据试验方案调整，梁配筋、混凝土的类型、等级不限，均可满足本实用新型装置，进行冻融试验测试。此外，由于试件盒2要承受千斤顶7传来的荷载，因此厚度最好不能小于5mm；反力架1、分配梁6和传力板8要保证一定的刚度，厚度最好不能小于10mm；反力架1的开槽宽度要略大于传力板8的圆辊直径。

本实用新型提供的一种钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，工作过程具体如下：

第一步：浇筑钢筋混凝土梁4的矩形截面，尺寸为：宽×高×长＝150mm×250mm×2000mm。对试验梁进行配筋设计，以保证其抗剪承载能力高于其抗弯承载能力，使其破坏模式为弯曲破坏。上部架立钢筋为2根12mm螺纹钢筋，下部受拉钢筋为2根16mm螺纹钢筋，箍筋为8mm的光圆钢筋，间距75mm。

第二步：混凝土配合比(kg/m3)：水泥(413)，砂(641)，石(1046)，水(220)；水灰比为0.53(混凝土中的水灰比范围为：0.3～0.6)。钢筋混凝土梁养护24天后，在水中浸泡4天(如果做盐冻试验，则在盐溶液中浸泡)。

第三步：将反力架放到冻融循环机里，在试件盒2内设置两个梁端支座3，再将按标准浇筑养护好的钢筋混凝土梁4搁置在梁端支座3上，对中并控制好跨度。

第四步：将放有钢筋混凝土梁4的试件盒2放在反力架1内。在钢筋混凝土梁4顶面跨度三分点处放置两个分配梁支座5，分配梁支座5上再放置分配梁6，控制好分配梁支座5的间距。

第五步：将传力板8插入反力架1顶部的槽内，在把千斤顶7放在分配梁6和传力板8之间，并使千斤顶7对中。在试件盒2内加水或盐溶液，并没过钢筋混凝土梁4顶面10mm。

第六步：根据实际结构所受到的荷载，经过统计分析，获得室内试验钢筋混凝土梁4的加载数值，确定加载方案。

第七步：用千斤顶7对钢筋混凝土梁4施加荷载。启动冻融机，开始冻融循环工作，控制钢筋混凝土梁4的中心温度为-17～8摄氏度。试验过程中可以通过调节千斤顶7的压力，来控制钢筋混凝土梁4受到的荷载力大小。

Claims (10)

1.一种钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，其特征在于：包括一反力架(1)，反力架(1)上平放有开口向上的试件盒(2)，试件盒(2)内放置有钢筋混凝土梁(4)，钢筋混凝土梁(4)上设有分配梁(6)；分配梁(6)的顶端安装有千斤顶(7)，千斤顶(7)的上方设有传力板(8)，该传力板(8)的两端分别与反力架(1)的侧部相连。

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，其特征在于：所述反力架(1)为开口向上的盒状结构，该结构由一块底板(101)、垂直于底板(101)的两块侧板(102)和两块端板(103)组成，且侧板(102)与端板(103)互相垂直。

3.根据权利要求2所述的钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，其特征在于：所述两块侧板(102)的中间设有对称的开槽。

4.根据权利要求3所述的钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，其特征在于：所述传力板(8)包括一不锈钢的钢板(801)，钢板(801)上焊接有圆辊(802)，圆辊(802)的两端分别与所述开槽活动连接。

5.根据权利要求4所述的钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，其特征在于：所述两块端板(103)上开有吊装孔。

6.根据权利要求5所述的钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，其特征在于：所述钢筋混凝土梁(4)插有温度传感器。

7.根据权利要求6所述的钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，其特征在于：所述钢筋混凝土梁(4)的底端与试件盒(2)之间设有梁端支座(3)。

8.根据权利要求7所述的钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，其特征在于：所述分配梁(6)为开口向上的盒状结构，分配梁(6)的底部设有均匀分布的若干固定孔。

9.根据权利要求8所述的钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，其特征在于：所述钢筋混凝土梁(4)的顶端设有分配梁支座(5)，该分配梁支座(5)由半圆辊、垂直于半圆辊的固定轴组成，且固定轴贯穿所述固定孔与分配梁(6)相连。

10.根据权利要求9所述的钢筋混凝土梁冻融试验加载装置，其特征在于：所述分配梁(6)承受的荷载范围为0～1000kN。

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