专利名称：混凝土构件受弯试验加载方法
技术领域：
本发明涉及一种对混凝土构件施加弯矩的试验加载方法，该试验加载装置为一种自平衡装置，尤其适用于混凝土受弯构件长期荷载试验以及混凝土构件在浸泡条件下的加载试验。
背景技术：
在研究混凝土构件在弯矩(或偏心荷载)作用下的力学性能的试验中，要求在构件正截面产生拉应力和压应力，通常采用的加载方法有重物加载法、液压加载法或机械机具加载法。重物加载法是利用加载物体本身的重量作为试验荷载直接施加在构件上，使其正截面上产生弯矩；液压加载法是利用液压加载器实现两点同步加载可以在构件中构造纯弯区段；机械机具加载法可以利用弹簧或螺旋千斤顶施加荷载。以上方法是受弯构件试验常规的加载方法。在研究浸泡条件下混凝土构件长期受弯的力学性能试验中，要求构件在承受长期弯矩作用的同时浸泡在水或腐蚀性溶液中。由于受浸泡条件、长期加载及构件的大小等的限制，以上常规的加载方法便不再适用或实现困难。重物加载法虽可实现长期加载，但构件表面堆载不能实现同时浸泡；液压加载荷载值不稳定不宜用于长期荷载试验；机械机具加载虽可保持荷载值稳定但如同液压加载法需设置构件支承及试验荷载反力装置，这一要求在构件长期浸泡条件下难以同时满足。并且，由于素混凝土的抗拉能力有限，必须严格控制荷载的大小，所以常规的加载方法对于素混凝土构件也不适宜采用。国内有些学者在研究盐腐蚀条件下混凝土的力学性能，采用的是将梁浸泡在盐溶液中，在试验梁上设置分配梁， 通过对分配梁施加荷载达到构件中产生弯矩的效果。这样的试验方法需要浇筑一批与构件大小相匹配的分配梁，试验工作量大大增加，且在试验结束后也很难继续利用。所以需要一种既能保证构件充分浸泡在溶液中，还能保证构件长期承受稳定的荷载、便于检测和调控， 尽量减小实验量，能重复采用的加载方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的制作简单、操作便捷、构件表面不附着加载设备的混凝土受弯构件承受长期试验荷载的加载方法。本发明的目的是通过如下技术方案实现的混凝土构件受弯试验加载方法，其特征包括以下步骤(1)浇筑混凝土构件，在混凝土构件的两端设置牛腿，在牛腿部位预留圆形的孔道，两个圆形的孔道的孔心在同一轴线上，浇筑时在两圆形的孔道的外端预埋钢板；(2)将浇筑的混凝土构件在标准条件(依据现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》)下养护观天，测试混凝土强度，根据测得的混凝土强度，按试验要求计算试验荷载的大小；(3)将两根两端带有螺纹的螺丝端杆分别穿过混凝土构件两端牛腿中预留的圆形的孔道，两根螺丝端杆之间通过振弦式钢筋应力计连接起来，两根螺丝端杆的另一端旋套螺母，在螺母与钢板之间设置垫板；(4)将钢筋应力计与XP02型振弦频率仪连接，测得钢筋应力计的初始频率值f0， 根据制定出的所需荷载大小，计算与试验设计的张拉应力δ所对应的振弦子振频率fn ；(5)用扳手慢慢拧紧螺母施加荷载，当XP02型振弦频率仪上的数值达到振弦子振频率fn，即完成加载。所述的混凝土是普通混凝土或改性混凝土。所述的混凝土是素混凝土或钢筋混凝土。所述的混凝土构件浸泡在腐蚀性溶液中时，螺丝端杆及钢筋应力计上设有包裹密封的薄膜。所述的钢筋应力计为振弦式钢筋应力计。本发明试验加载方法的力学原理和措施是1、对构件(混凝土构件)施加偏心荷载，通过控制作用力以及偏心距的大小可以实现对构件施加设计弯矩值。2、为了实现施加弯矩或偏心荷载，在构件(包括素混凝土、钢筋混凝土构件)两端设置牛腿，在浇筑构件时两端的牛腿中均预留圆形的孔道，并保证两端的孔道在同一线上， 两孔道的连线与构件的中心线平行，两孔道的连线与构件的中心线之间的距离(圆形的孔道的高度)，由作用力的偏心距大小确定，同时在孔道两端预埋钢板。3、将两根两端带有螺纹的螺丝端杆分别穿过混凝土构件两端牛腿中预留的孔道， 并通过钢筋应力计连接起来，螺丝端杆的另一端则套以螺母及垫板。使用时，用扳手拧紧螺母，则螺丝端杆拉紧，其平衡力由螺母传至混凝土构件两端，实现加载。4、荷载大小的控制，构件中所选用的钢筋应力计为振弦式钢筋应力传感器，其工作原理是基于其内部敏感元件的固有频率与张拉力的函数关系，根据其固有频率的变化来反映外界作用力的大小。因此，试验中采用XP02型振弦频率仪实时控制螺丝端杆中的拉力，即在混凝土构件两端施加的偏心力。本发明的有益效果是(1)这种加载方法受力可靠，加载装置构造简单、操作方便，滑移量小、能保证荷载值稳定，尤其可以满足长期加载的要求，且可以多次使用。(2)可以严格实时控制荷载值的大小，即使对承载力较小的素混凝土构件也能成功加载。(3)该套加载装置为自平衡系统，无需加载反力装置，同时可以实现构件的试验区段在浸泡条件下的加载要求。
图1是本发明的混凝土构件受弯试验加载示意图；图2是本发明的混凝土构件在浸泡条件下的受弯试验加载示意图。图中1牛腿、2孔道、3混凝土构件、4钢筋应力计、5螺丝端杆、6螺母、7溶液、8水箱、9垫块。
具体实施例方式实施例1
4
如图1所示，浇筑素混凝土(或钢筋混凝土)构件3，混凝土构件长800mm，宽 100mm,高100mm。在混凝土构件的两端设置牛腿1，牛腿高150mm，牛腿底部长200mm，牛腿上端部长100mm，牛腿与混凝土构件同时浇筑成一体，在牛腿部位距离上端部70mm处，预留圆形的孔道2 (孔道直径30mm，以能穿过螺丝端杆为宜)，两个圆形的孔道的孔心在同一轴线上，并在孔道外侧埋置带孔洞的钢板。混凝土构件浇筑后按照现有的混凝土养护条件和方法(依据现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》)养护观天，测得混凝土的强度，并换算出混凝土构件的开裂荷载。将两根螺丝端杆5穿入混凝土构件两端牛腿上的圆形的孔道2，两根螺丝端杆5通过钢筋应力计4连接起来，两根螺丝端杆的另一端旋套螺母 6，在螺母与钢板之间设置垫板。将钢筋应力计与XP02型振弦频率仪连接，测得传感器的初始频率值fo，根据张拉应力S是振弦子振频率f的单值函数S =1((42-&2)，由试验要求的张拉应力δ的大小计算出fn。用扳手拧紧螺母不断施加荷载，直到频率仪上的数值达到计算值fn，即完成加载。所述混凝土为普通混凝土或改性混凝土。实施例2如图2所示，如图1所示，浇筑素混凝土(或钢筋混凝土)构件3，混凝土构件长 800mm,宽100mm，高100mm。在混凝土构件的两端设置牛腿1，牛腿高150mm，牛腿底部长 200mm，牛腿上端部长100mm，牛腿与混凝土构件同时浇筑成一体，在牛腿部位距离上端部 70mm处，预留圆形的孔道2 (孔道直径30mm，以能穿过螺丝端杆为宜)，两个圆形的孔道的孔心在同一轴线上，并在孔道外侧埋置带孔洞的钢板。混凝土构件浇筑后按照现有的混凝土养护条件和方法(依据现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》)养护观天，测得混凝土的强度，并换算出混凝土构件的开裂荷载。将两根螺丝端杆5穿入混凝土构件两端牛腿上的圆形的孔道2，两根螺丝端杆5通过钢筋应力计4连接起来，两根螺丝端杆的另一端旋套螺母6，在螺母与钢板之间设置垫板。设置水箱8，在设置水箱内底部放置垫块9和溶液7，将混凝土构件搁置在两个垫块9上，混凝土构件淹没在溶液内，混凝土构件两端牛腿上的圆形的孔道2及两根螺丝端杆 5、钢筋应力计高出溶液面。将钢筋应力计与XP02型振弦频率仪连接，测得传感器的初始频率值fo，根据张拉应力S是振弦子振频率f的单值函数S =1((42-&2)，由试验要求的张拉应力δ的大小计算出fn。用扳手拧紧螺母不断施加荷载，直到频率仪上的数值达到计算值fn，即完成加载。所述混凝土为普通混凝土或改性混凝土。
权利要求
1.混凝土构件受弯试验加载方法，其特征包括以下步骤(1)浇筑混凝土构件，在混凝土构件的两端设置牛腿，在牛腿部位预留圆形的孔道，两个圆形的孔道的孔心在同一轴线上，浇筑时在两圆形的孔道的外端预埋钢板；(2)将浇筑的混凝土构件在标准条件下养护观天，测试混凝土强度，根据试验要求计算试验荷载的大小；(3)将两根两端带有螺纹的螺丝端杆分别穿过混凝土构件两端牛腿中预留的圆形的孔道，两根螺丝端杆之间通过振弦式钢筋应力计连接起来，两根螺丝端杆的另一端旋套螺母， 在螺母与钢板之间设置垫板；(4)将钢筋应力计与XP02型振弦频率仪连接，测得钢筋应力计的初始频率值fQ，根据预先计算的试验荷载大小，计算与试验设计的张拉应力δ所对应的振弦子振频率fn ；(5)用扳手慢慢拧紧螺母施加荷载，当XP02型振弦频率仪上的数值达到振弦子振频率 fn，即完成加载。
2.根据权利要求1所述的混凝土构件受弯试验加载方法，其特征是所述的混凝土为普通混凝土或改性混凝土。
3.根据权利要求1所述的混凝土构件受弯试验加载方法，其特征是所述的混凝土为素混凝土或钢筋混凝土。
4.根据权利要求1所述的混凝土构件受弯试验加载方法，其特征是所述的混凝土构件浸泡在腐蚀性溶液中时，螺丝端杆及钢筋应力计上设有包裹密封的薄膜。
5.根据权利要求1所述的混凝土构件受弯试验加载方法，其特征是所述的钢筋应力计为振弦式钢筋应力计。
6.根据权利要求1所述的混凝土构件受弯试验加载方法，其特征是所述的混凝土构件长 800_，宽 100mm，高 100mm。
7.根据权利要求1所述的混凝土构件受弯试验加载方法，其特征是所述的牛腿高 150mm,牛腿底部长200mm，牛腿上端部长100mm，牛腿与混凝土构件浇筑成一体，所述圆形的孔道在牛腿部位距离上端部70mm处。
8.根据权利要求1所述的混凝土构件受弯试验加载方法，其特征是所述的浇筑的混凝土构件在标准条件下养护，是指浇筑的混凝土构件依据现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》，在温度为20士3°C、相对湿度为90%以上的环境中养护。
全文摘要
混凝土构件受弯试验加载方法，包括(1)浇筑混凝土构件，在混凝土构件的两端设置牛腿及孔道；(2)浇筑混凝土构件养护28天，测试强度，制定出荷载大小；(3)将两根两端带有螺纹的螺丝端杆穿过牛腿中预留的圆形的孔道，中间通过钢筋应力计连接起来，两端旋套螺母；(4)将钢筋应力计与XP02型振弦频率仪连接，测得钢筋应力计的初始频率值f0，计算与试验设计的张拉应力δ所对应的振弦子振频率fn；(5)用扳手拧紧螺母施加荷载，至XP02型振弦频率仪上的数值达到振弦子振频率fn。本发明的加载受力可靠，装置简单、操作方便，滑移量小、荷载值稳定，适用于混凝土受弯构件长期荷载试验尤其是在浸泡条件下的加载试验。
文档编号G01N3/20GK102169068SQ20101062318
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者李琮琦, 杨鼎宜, 骆静静 申请人:扬州大学