CN206787942U - 一种混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置，其包括固定端板、弹簧受力端板及左、右侧反力螺杆，左、右侧反力螺杆上端部分别朝上穿过固定端板的上端套装孔并延伸至固定端板上端侧，左、右侧反力螺杆下端部分别朝下穿过弹簧受力端板的下端套装孔并延伸至弹簧受力端板下端侧；固定端板开设上端锁紧通孔，弹簧受力端板开设下端锁紧通孔，固定端板螺装上端锁紧螺丝，弹簧受力端板螺装下端锁紧螺丝；左、右侧反力螺杆分别套装合金钢扁线弹簧，左、右侧反力螺杆分别螺装上、下端螺母。本实用新型能在较大温度变化时保证材料处于恒定预应力，且能实现拉伸、压缩两种应力状态，设计新颖、结构简单、制作成本低、适应性强。

Description

一种混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置

技术领域

本实用新型涉及混凝土性能测试装置技术领域，尤其涉及一种混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置。

背景技术

建筑结构材料长期处于复杂的使用环境中，且承受长期荷载作用；以天为周期，结构材料表层直接承受太阳直射或者受热辐射处均处于高温状态，材料受热膨胀，支座约束结构变形，此时，结构材料处于由温度升高和支座条件引起的压应力状态，此状态下，材料同时承受楼面动荷载、桥面交通荷载等，应力状态复杂；夜晚温度降低，结构由于温度降低收缩，周边支座约束结构收缩，材料处于受拉状态；此时，结构材料处于动荷载作用或者是盐雾、氯离子、硫酸根离子等环境作用，以无缝式桥面连接板为例，夜晚桥面收缩，桥面连接板作为非结构构件承受拉应力，同时承受车辆动荷载、水浸、油污等作用，应力状态对桥面连接板工作性能、耐久性能的影响较为明显；以年为周期，夏季与冬季结构所处高温或者低温状态均会对材料应力状态产生影响，以民用结构为例，柱构件、梁构件受压区、剪力墙等构件长期处于受压状态，梁受拉区、剪力墙局部、桥路面无缝式连接板、楼房无缝式结构缝等均长期处于受拉状态；上述背景应力状态会影响材料的徐变、收缩变形、开裂特征等重要评价标准，在此基础之上，结构同时耦合其它荷载作用。

因此，对于材料高应力状态下耐久性、抗渗性、开裂特征、变形能力、其它物理力学性能及使用过程中出现的适用性进行客观的评价就显得尤为迫切。但现有试验测试方法均未考虑材料背景应力状态，虽给出了相应的试验结论和设计建议，但不能完全描述实际结构的承载能力、变形能力、开裂特征、耐久性等。

具体的，传统材料材性试验具有以下不足：

1、传统材料性能试验均在无背景应力状态下进行，不符合实际材料受力；

2、未对高应力状态下材料物理力学特性进行评价，造成实际应用数据缺失；

3、未对高应力状态下高韧性水泥基材料等纤维建材进行开裂特征、韧性变形能力进行试验研究；

4、传统杠杆长期加载方法装置制作复杂，初始荷载调整困难、影响因素众多，装置长期稳定性差，易出现倾覆，造成人员伤亡、财产损失；

5、传统堆物长期加载方法结构体量巨大，制作、加装困难，观测、读数繁琐，稳定性难以保证，可能出现倾覆。

6、传统长期观测方法目标点处应力不明确，无法直观测量读数。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置，该混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置能够在较大温度变化时保证材料处于恒定预应力，且能够实现拉伸、压缩两种应力状态，设计新颖、结构简单、制作成本低、适应性强。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现。

一种混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置，包括有固定端板、弹簧受力端板以及分别呈竖向布置的左侧反力螺杆、右侧反力螺杆，左侧反力螺杆位于右侧反力螺杆的左端侧且左侧反力螺杆与右侧反力螺杆平行间隔布置，固定端板位于弹簧受力端板的上端侧且固定端板与弹簧受力端板平行间隔布置，固定端板对应左侧反力螺杆、右侧反力螺杆分别开设有上下完全贯穿的上端套装孔，左侧反力螺杆、右侧反力螺杆的上端部分别朝上穿过相应的上端套装孔并延伸至固定端板的上端侧；弹簧受力端板对应左侧反力螺杆、右侧反力螺杆分别开设有上下完全贯穿的下端套装孔，左侧反力螺杆、右侧反力螺杆的下端部分别朝下穿过相应的下端套装孔并延伸至弹簧受力端板的下端侧；

固定端板的中间位置开设有上下完全贯穿且呈矩形状的上端锁紧通孔，弹簧受力端板的中间位置于上端锁紧通孔的正下方开设有上下完全贯穿且呈矩形状的下端锁紧通孔，固定端板螺装有伸入至上端锁紧通孔内的上端锁紧螺丝，弹簧受力端板螺装有伸入至下端锁紧通孔内的下端锁紧螺丝；

左侧反力螺杆、右侧反力螺杆分别套装有合金钢扁线弹簧，左侧反力螺杆、右侧反力螺杆分别螺装有上端螺母、下端螺母；当处于拉伸应力状态时，各合金钢扁线弹簧分别位于弹簧受力端板的上端侧，各下端螺母分别位于相应侧的合金钢扁线弹簧的上端侧，各合金钢扁线弹簧的上端部分别与相应侧的下端螺母抵接，各合金钢扁线弹簧的下端部分别与弹簧受力端板的上表面抵接，各上端螺母的上端面分别与固定端板的下表面抵接；当处于压缩应力状态时，各上端螺母分别位于固定端板的上端侧，各合金钢扁线弹簧分别与弹簧受力端板的下端侧，各下端螺母分别位于相应的合金钢扁线弹簧的下端侧，各合金钢扁线弹簧的上端部分别与弹簧受力端板的下表面抵接，各合金钢扁线弹簧的下端部分别与相应侧的下端螺母抵接，各上端螺母的下端面分别与固定端板的上表面抵接。

其中，所述固定端板为钢板。

其中，所述弹簧受力端板为钢板。

其中，所述上端锁紧螺丝、所述下端锁紧螺丝分别配装有压力分配垫板。

本实用新型的有益效果为：本实用新型所述的一种混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置，包括有固定端板、弹簧受力端板以及分别呈竖向布置的左侧反力螺杆、右侧反力螺杆，左侧反力螺杆位于右侧反力螺杆的左端侧且左侧反力螺杆与右侧反力螺杆平行间隔布置，固定端板位于弹簧受力端板的上端侧且固定端板与弹簧受力端板平行间隔布置，固定端板对应左侧反力螺杆、右侧反力螺杆分别开设有上下完全贯穿的上端套装孔，左侧反力螺杆、右侧反力螺杆的上端部分别朝上穿过相应的上端套装孔并延伸至固定端板的上端侧；弹簧受力端板对应左侧反力螺杆、右侧反力螺杆分别开设有上下完全贯穿的下端套装孔，左侧反力螺杆、右侧反力螺杆的下端部分别朝下穿过相应的下端套装孔并延伸至弹簧受力端板的下端侧；固定端板的中间位置开设有上下完全贯穿且呈矩形状的上端锁紧通孔，弹簧受力端板的中间位置于上端锁紧通孔的正下方开设有上下完全贯穿且呈矩形状的下端锁紧通孔，固定端板螺装有伸入至上端锁紧通孔内的上端锁紧螺丝，弹簧受力端板螺装有伸入至下端锁紧通孔内的下端锁紧螺丝；左侧反力螺杆、右侧反力螺杆分别套装有合金钢扁线弹簧，左侧反力螺杆、右侧反力螺杆分别螺装有上端螺母、下端螺母。通过上述结构设计，本实用新型能够在较大温度变化时保证材料处于恒定预应力，且能够实现拉伸、压缩两种应力状态，设计新颖、结构简单、制作成本低、适应性强。

附图说明

下面利用附图来对本实用新型进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。

图1为本实用新型于拉伸应力状态时的结构示意图。

图2为本实用新型于压缩应力状态时的结构示意图。

在图1和图2中包括有：

1——固定端板 11——上端套装孔

12——上端锁紧通孔 2——弹簧受力端板

21——下端套装孔 22——下端锁紧通孔

31——左侧反力螺杆 32——右侧反力螺杆

41——上端锁紧螺丝 42——下端锁紧螺丝

5——合金钢扁线弹簧 61——上端螺母

62——下端螺母 7——压力分配垫板。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本实用新型进行说明。

如图1和图2所示，一种混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置，包括有固定端板1、弹簧受力端板2以及分别呈竖向布置的左侧反力螺杆31、右侧反力螺杆32，左侧反力螺杆31位于右侧反力螺杆32的左端侧且左侧反力螺杆31与右侧反力螺杆32平行间隔布置，固定端板1位于弹簧受力端板2的上端侧且固定端板1与弹簧受力端板2平行间隔布置，固定端板1对应左侧反力螺杆31、右侧反力螺杆32分别开设有上下完全贯穿的上端套装孔11，左侧反力螺杆31、右侧反力螺杆32的上端部分别朝上穿过相应的上端套装孔11并延伸至固定端板1的上端侧；弹簧受力端板2对应左侧反力螺杆31、右侧反力螺杆32分别开设有上下完全贯穿的下端套装孔21，左侧反力螺杆31、右侧反力螺杆32的下端部分别朝下穿过相应的下端套装孔21并延伸至弹簧受力端板2的下端侧。

进一步的，固定端板1的中间位置开设有上下完全贯穿且呈矩形状的上端锁紧通孔12，弹簧受力端板2的中间位置于上端锁紧通孔12的正下方开设有上下完全贯穿且呈矩形状的下端锁紧通孔22，固定端板1螺装有伸入至上端锁紧通孔12内的上端锁紧螺丝41，弹簧受力端板2螺装有伸入至下端锁紧通孔22内的下端锁紧螺丝42。

更进一步的，左侧反力螺杆31、右侧反力螺杆32分别套装有合金钢扁线弹簧5，左侧反力螺杆31、右侧反力螺杆32分别螺装有上端螺母61、下端螺母62。其中，对于本实用新型的合金钢扁线弹簧5而言，其能够在温度变化较大时保证稳定反力，进而保证预应力的稳定。

如图1所示，当处于拉伸应力状态时，各合金钢扁线弹簧5分别位于弹簧受力端板2的上端侧，各下端螺母62分别位于相应侧的合金钢扁线弹簧5的上端侧，各合金钢扁线弹簧5的上端部分别与相应侧的下端螺母62抵接，各合金钢扁线弹簧5的下端部分别与弹簧受力端板2的上表面抵接，各上端螺母61的上端面分别与固定端板1的下表面抵接。

如图2所示，当处于压缩应力状态时，各上端螺母61分别位于固定端板1的上端侧，各合金钢扁线弹簧5分别与弹簧受力端板2的下端侧，各下端螺母62分别位于相应的合金钢扁线弹簧5的下端侧，各合金钢扁线弹簧5的上端部分别与弹簧受力端板2的下表面抵接，各合金钢扁线弹簧5的下端部分别与相应侧的下端螺母62抵接，各上端螺母61的下端面分别与固定端板1的上表面抵接。

其中，上端锁紧螺丝41、下端锁紧螺丝42分别配装有压力分配垫板7。

需进一步指出，在本实用新型工作过程中，当需要保证混凝土材料处于恒定的拉伸预应力状态时，如图1所示，混凝土材料的上端部伸入至固定端板1的上端锁紧通孔12内，且通过旋紧上端锁紧螺丝41将混凝土材料的上端部卡紧于上端锁紧通孔12内；混凝土材料的下端部伸入至弹簧受力端板2的下端锁紧通孔22内，且通过旋紧下端锁紧螺丝42将混凝土材料的下端部卡紧于下端锁紧通孔22内；在此过程中，合金钢扁线弹簧5朝下抵压弹簧受力端板2，由于上端螺母61对固定端板1的限位作用，此时混凝土材料处于拉伸状态。当需要调节拉伸预应力大小时，工作人员可以旋动下端螺母62；当朝上旋动下端螺母62时，拉伸预应力变小；当朝下旋动下端螺母62时，拉伸预应力增大。

当需要保证混凝土材料处于恒定的压缩预应力状态时，如图2所示，混凝土材料的上端部伸入至固定端板1的上端锁紧通孔12内，且通过旋紧上端锁紧螺丝41将混凝土材料的上端部卡紧于上端锁紧通孔12内；混凝土材料的下端部伸入至弹簧受力端板2的下端锁紧通孔22内，且通过旋紧下端锁紧螺丝42将混凝土材料的下端部卡紧于下端锁紧通孔22内；在此过程中，合金钢扁线弹簧5朝上抵压弹簧受力端板2，由于上端螺母61对固定端板1的限位作用，此时混凝土材料处于压缩状态。当需要调节压缩预应力大小时，工作人员可以旋动下端螺母62；当朝上旋动下端螺母62时，压缩预应力变大；当朝下旋动下端螺母62时，压缩预应力增小。

其中，在通过上端锁紧螺丝41、下端锁紧螺丝42锁紧混凝土材料时，上端锁紧螺丝41、下端锁紧螺丝42分别通过压力分配垫板7与混凝土材料接触；该接触结构设计具有以下优点，具体的：防止各锁紧螺丝在锁紧混凝土材料的时候造成应力集中并压碎材料，且能够保证预应力均匀的施加到材料上，进而有效地确保实验结果精度。

还有就是，本实用新型的固定端板1、弹簧受力端板2分别为钢板；其中，钢板与建筑材料线胀系数相似，其能够极大地保证设备和试件在温度变化时协调变形，能够保证试件预应力水平恒定或者在允许范围内变化。

综合上述情况可知，通过上述结构设计，本实用新型能够在较大温度变化时保证材料处于恒定预应力，且本实用新型能够实现试验材料处于高应力状态下进行试验，模拟结构材料实际受力状态，更为准确的反应结构工作性能，对沿海地区建筑物、海工建筑物等环境敏感地区尤为重要；另外，本实用新型可以同时适用于拉伸应力状态以及压缩应力状态，即简化试验方案、降低成本、提高效率。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (4)

1.一种混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置，其特征在于：包括有固定端板（1）、弹簧受力端板（2）以及分别呈竖向布置的左侧反力螺杆（31）、右侧反力螺杆（32），左侧反力螺杆（31）位于右侧反力螺杆（32）的左端侧且左侧反力螺杆（31）与右侧反力螺杆（32）平行间隔布置，固定端板（1）位于弹簧受力端板（2）的上端侧且固定端板（1）与弹簧受力端板（2）平行间隔布置，固定端板（1）对应左侧反力螺杆（31）、右侧反力螺杆（32）分别开设有上下完全贯穿的上端套装孔（11），左侧反力螺杆（31）、右侧反力螺杆（32）的上端部分别朝上穿过相应的上端套装孔（11）并延伸至固定端板（1）的上端侧；弹簧受力端板（2）对应左侧反力螺杆（31）、右侧反力螺杆（32）分别开设有上下完全贯穿的下端套装孔（21），左侧反力螺杆（31）、右侧反力螺杆（32）的下端部分别朝下穿过相应的下端套装孔（21）并延伸至弹簧受力端板（2）的下端侧；

固定端板（1）的中间位置开设有上下完全贯穿且呈矩形状的上端锁紧通孔（12），弹簧受力端板（2）的中间位置于上端锁紧通孔（12）的正下方开设有上下完全贯穿且呈矩形状的下端锁紧通孔（22），固定端板（1）螺装有伸入至上端锁紧通孔（12）内的上端锁紧螺丝（41），弹簧受力端板（2）螺装有伸入至下端锁紧通孔（22）内的下端锁紧螺丝（42）；

左侧反力螺杆（31）、右侧反力螺杆（32）分别套装有合金钢扁线弹簧（5），左侧反力螺杆（31）、右侧反力螺杆（32）分别螺装有上端螺母（61）、下端螺母（62）；当处于拉伸应力状态时，各合金钢扁线弹簧（5）分别位于弹簧受力端板（2）的上端侧，各下端螺母（62）分别位于相应侧的合金钢扁线弹簧（5）的上端侧，各合金钢扁线弹簧（5）的上端部分别与相应侧的下端螺母（62）抵接，各合金钢扁线弹簧（5）的下端部分别与弹簧受力端板（2）的上表面抵接，各上端螺母（61）的上端面分别与固定端板（1）的下表面抵接；当处于压缩应力状态时，各上端螺母（61）分别位于固定端板（1）的上端侧，各合金钢扁线弹簧（5）分别与弹簧受力端板（2）的下端侧，各下端螺母（62）分别位于相应的合金钢扁线弹簧（5）的下端侧，各合金钢扁线弹簧（5）的上端部分别与弹簧受力端板（2）的下表面抵接，各合金钢扁线弹簧（5）的下端部分别与相应侧的下端螺母（62）抵接，各上端螺母（61）的下端面分别与固定端板（1）的上表面抵接。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置，其特征在于：所述固定端板（1）为钢板。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置，其特征在于：所述弹簧受力端板（2）为钢板。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种混凝土材料高应力水平温差惰性约束拉伸装置，其特征在于：所述上端锁紧螺丝（41）、所述下端锁紧螺丝（42）分别配装有压力分配垫板（7）。