专利名称：一种混凝土三轴两压一拉的加载测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械结构领域，尤其涉及一种用于测量混凝土试件在三轴中两轴 承受压力，另一轴承受拉力的情况下的机械强度的加载测试装置。
背景技术：
随着我国经济的发展，城乡均在进行大规模建设。建筑施工中会用到砌块、混凝土 等材料。而这些材料也将最终影响建筑的质量。现经常发生建筑物因施工质量问题出现裂 缝、墙体脱落、倾斜甚至倒塌。为了避免事后的“豆腐渣”工程的出现，在施工前或施工过程 中对砌块、混凝土等材料进行检测是非常重要的，可以较大程度提高工程施工质量。实际工程中的混凝土结构大多处于多轴应力状态，但目前国际上还没有混凝土多 轴试验的统一标准，导致对混凝土结构的设计理论均是按单轴应力状态设计的，说明理论 研究远远满足不了工程实际发展的需要，其中最重要的原因是作为基础研究的试验方法还 停留在混凝土单轴应力状态的试验研究，还没有有效的多轴和/或复合(拉-压)应力状 态的混凝土力学性能试验方法。另外，砌块、混凝土等材料在建筑物中受压破坏的情况是最常见的，现行的测试方 式通常直接将试件放入压力机中，单轴向施加压力，通过读取压力机的内部液体压力来间 接的得到作用于试件的压力有效荷载值。但是，液压油由油泵和增压器的升压，经导油管和 阀门时有油压损失，各处的油压并非常值，而且还需要扣除加载活塞和油缸壁之间以及密 封圈等处的摩阻力。因此液压缸的最终油压所产生的推动力并不完全是施加于试件上的压 力有效荷载值，用量测液压的方法来确定施加在试件上的荷载，并非是理想方案。再有，砌块、混凝土等材料在建筑物中受拉力的情况虽不多，但其破坏的危害性 大，而目前还没有对其进行测试的方案。
发明内容本实用新型的目的是提供一种混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，用于测量混 凝土试件在三轴中两轴承受压力，另一轴承受拉力的情况下的机械强度，可以直接测量施 加于试件上的拉力与压力有效荷载值。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，用于测量混凝土试件11在三轴中两 轴承受拉力，另一轴承受压力的情况下的机械强度，包括一组拉力加载机构、两组压力加 载机构与液压控制机构；混凝土试件11位于正交布置的拉力加载机构与压力加载机构的 中心；所述拉力加载机构包括平行布置的拉力承载框架与拉力过渡杆架，拉力油缸 71、两个拉力加载头12、拉力荷载传感器81 ；两个拉力加载头12胶接于混凝土试件11承受 拉力的轴向相对两面，拉力油缸71设于拉力承载框架与拉力过渡杆架间，通过与一个拉力 加载头12连接的拉力过渡杆架向该拉力加载头12施加拉力；另一拉力加载头12与拉力承载框架连接有拉力荷载传感器81 ；所述每一组压力加载机构包括压力承载框架、压力油缸72、两个压力加载头9、 压力荷载传感器82 ；混凝土试件11的承受拉力的轴向的一个侧面与压力承载框架间由内 向外设有加载头9与压力传感器82 ；另一个侧面与压力承载框架由内向外设有加载头9与 加压油缸72 ；液压控制机构连接一个拉力油缸71与两个压力油缸72向三油缸施加压力。所述的拉力加载机构还包括球铰拉力加载头10，球铰拉力加载头10连接于拉力 过渡杆架与拉力加载头12间。所述的拉力加载机构还包括拉力垫板51，连接于拉力荷载传感器81与拉力承载 框架间。所述的拉力承载框架包括油缸侧承载板1、传感器侧承载板31与两组拉力丝杠 3，相互通过螺纹连接构成矩形框架。所述的拉力过渡杆架包括两块过渡承载板2、两组过渡丝杠4，相互通过螺纹连 接构成矩形框架。所述的每一组压力加载机构还包括压力垫板52，设于压力荷载传感器82与压力 承载框架间。所述的每一组压力加载机构还包括过渡板6，设于压力油缸72与压力承载框架 间。所述的压力承载框架包括两块承载板21与两组压力丝杠23，相互通过螺纹连接 构成矩形框架。所述的一组拉力加载机构与两组压力加载机构中其中两组加载机构自由放置于 工作台或机架导轨上。从本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的混凝土三轴两 压一拉的加载测试装置，可以用于测量混凝土试件在三轴中两轴承受压力，另一轴承受拉 力的情况下的机械强度，可以直接测量施加于试件上的拉力与压力有效荷载值。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要 使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施 例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图 获得其他附图。图1为本实用新型实施例提供的混凝土三轴两压一拉的加载测试装置的结构俯 视图的示意图；图2为本实用新型实施例提供的混凝土三轴两压一拉的加载测试装置的结构主 视图的示意图；图3为本实用新型实施例提供的混凝土三轴两压一拉的加载测试装置的液压控 制机构示意图。图4为试件受力示意图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实 施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述。实施例一如图1与图2所示一种混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，用于测量混凝土试件11三轴中两轴 承受拉力，另一轴承受压力的情况下的机械强度，其结构具体包括一组拉力加载机构、两 组压力加载机构与液压控制机构；混凝土试件11位于正交布置的拉力加载机构与压力加 载机构的中心；上述的拉力加载机构均包括平行布置的拉力承载框架与拉力过渡杆架，拉力油 缸71、两个拉力加载头12、拉力荷载传感器81 ；两个拉力加载头12胶接于混凝土试件11承 受拉力的轴向相对两面，要求胶接的强度大于混凝土试件11本身的强度，用于向混凝土试 件11施拉力，拉力承载框架包括油缸侧承载板1、传感器侧承载板31与两组拉力丝杠3， 相互通过螺纹连接构成矩形框架。拉力过渡杆架包括两块过渡承载板2、两组过渡丝杠4， 相互通过螺纹连接构成矩形框架。具体的结构是在油缸侧承载板1设有两个直径大于过渡 丝杠4的通孔，两组过渡丝杠4分别穿过两通孔与两块过渡承载板2通过螺纹连接构成矩 形框架。拉力油缸71设于拉力承载框架与拉力过渡杆架间，具体设于油缸侧承载板1外侧 与过渡承载板2间，拉力油缸71伸出，使拉力承载框架内侧的过渡承载板2有向外移动的 趋势，产生拉力，进而向与内侧的过渡承载板2通过螺栓连接一个拉力加载头12施加拉力； 另一拉力加载头12与传感器侧承载板31通过螺栓连接有拉力荷载传感器81 ；液压控制机 构连接拉力油缸71向油缸施加压力。拉力荷载传感器81的读数即为施加在混凝土试件11 上的拉力净荷载值，没有液压损失。一个优选的实施例是，所述的拉力加载机构还包括球铰拉力加载头10，球铰拉 力加载头10与内侧的过渡承载板2通过球铰连接，再与拉力加载头12通过螺栓连接。可 以消除拉力过渡杆架与混凝土试件11或拉力加载头12间的角度差。另外，所述的拉力加载机构还可包括起到连接和调整尺寸作用的拉力垫板51， 通过螺栓连接于拉力荷载传感器81与拉力承载框架间。上述的每一组压力加载机构包括压力承载框架、压力油缸72、两个压力加载头 9、压力荷载传感器82 ；压力承载框架包括两块承载板21与两组压力丝杠23，相互通过螺纹 连接构成矩形框架。混凝土试件11的承受拉力的轴向的一个侧面与压力承载框架间由内 向外设有加载头9与压力传感器82 ；另一个侧面与压力承载框架由内向外设有加载头9与 加压油缸72 ；具体为，压力油缸72设于压力承载框架的承载板21与一个压力加载头9间， 压力荷载传感器82设于压力承载框架的承载板21与另一个压力加载头9间；液压控制机 构连接压力油缸72向油缸施加压力。压力荷载传感器82的读数即为施加在混凝土试件11 上的压力净荷载值，没有液压损失。[0036]所述的每一组压力加载机构还包括起到连接和调整尺寸作用的压力垫板52，设 于压力荷载传感器82与压力承载框架的承载板21间。垫板52与承载板21固定连接，压 力荷载传感器82固定于垫板52上。所述的每一组压力加载机构还包括起到连接和传力作用的过渡板6，设于压力 油缸72与压力承载框架的承载板21间。过渡板6与承载板21固定连接，压力油缸72固 定于过渡板6上。通常，压力加载头9与拉力加载头12与混凝土试件11接触面的尺寸均会略小于 混凝土试件11的尺寸；如混凝土试件11采用尺寸为IOOmmX IOOmmX 100mm，则压力加载头 9与拉力加载头12与混凝土试件11接触面的尺寸会选取95mmX95mm。所述的一组拉力加载机构与两组压力加载机构中其中两组加载机构自由放置于 工作台或机架导轨上。另一组加载机构的丝杠为垂直方向，丝杠固定在上方的承载板(可 以为设备的门架)和下方的承载板(可以为设备的地面基座)之间。这样便于试件的安装 和调位，也使试件三端面均勻受力，避免机械限制产生强制应力。每个方向的承载框架(加 载机构)的水平度(或垂直度)为0. 02mm，能够保证对中效果良好。本例中所示为一组拉力加载机构(X方向)与一组压力加载机构(Y方向)自由放 置于工作台或机架导轨上，而另一组压力加载机构(Z方向)垂直设置，压力加载机构的压 力丝杠23固定在上方的承载板21 (可以为设备的门架)和下方的承载板21 (可以为设备 的地面基座)之间。当然也可以是两组压力加载机构(X方向与Y方向)自由放置于工作台或机架导 轨上，另一组拉力加载机构(Z方向)垂直设置。拉力加载机构的拉力丝杠3固定在上方的 油缸侧承载板1(可以为设备的门架)和下方的传感器侧承载板31 (可以为设备的地面基 座)之间。如图3所示以一个液压油缸的液压控制机构为例，液压控制机构由液压源、加压泵、液压油 缸、伺服阀、伺服阀驱动器、伺服控制器组成。液压缸的压力油是由液压源经加压泵供给的， 伺服控制器通过伺服阀驱动器控制伺服阀工作，进而控制液压油缸。每个液压缸与液压源 的一个加压泵连接。每个轴上的压力可根据荷载传感器检测到的经处理后由数据采集系统 显示的数据进行调解，这样可实现所要求的压力比。如图4所示所述装置工作时，X、Y、Z方向可以按设置同时分别施加两方向拉力与一方向压力， 通过四个拉力加载头12对混凝土试件11施加拉力。通过两个压力加载头9对混凝土试件 11施加压力。施加拉力或压力可通过液压控制机构控制。图中只表示了 X方向与Y方向受 拉，Z方向受压的情况，其它情况的图略。可见，所述装置可以用于测量混凝土试件11在三轴中两轴承受拉力，另一轴承受 压力的情况下的机械强度，能直接测量施加于试件上的拉力或压力有效荷载值。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到 的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该 以权利要求书的保护范围为准。
权利要求1.一种混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，用于测量混凝土试件(11)在三轴中两 轴承受拉力，另一轴承受压力的情况下的机械强度，其特征在于，包括一组拉力加载机构、 两组压力加载机构与液压控制机构；混凝土试件(11)位于正交布置的拉力加载机构与压 力加载机构的中心；所述拉力加载机构包括平行布置的拉力承载框架与拉力过渡杆架，拉力油缸(71)、 两个拉力加载头(12)、拉力荷载传感器(81)；两个拉力加载头(1 胶接于混凝土试件 (11)承受拉力的轴向相对两面，拉力油缸(71)设于拉力承载框架与拉力过渡杆架间，通过 与一个拉力加载头(1 连接的拉力过渡杆架向该拉力加载头(1 施加拉力；另一拉力加 载头(1 与拉力承载框架连接有拉力荷载传感器(81)；所述每一组压力加载机构包括压力承载框架、压力油缸(72)、两个压力加载头(9)、 压力荷载传感器(8 ；混凝土试件(11)的承受拉力的轴向的一个侧面与压力承载框架间 由内向外设有加载头(9)与压力传感器(8 ；另一个侧面与压力承载框架由内向外设有加 载头(9)与加压油缸(72)；液压控制机构连接一个拉力油缸(71)与两个压力油缸m向三油缸施加压力。
2.根据权利要求1所述的混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，其特征在于，所述的 拉力加载机构还包括球铰拉力加载头(10)，球铰拉力加载头(10)连接于拉力过渡杆架与 拉力加载头(12)间。
3.根据权利要求1所述的混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，其特征在于，所述的 拉力加载机构还包括拉力垫板(51)，连接于拉力荷载传感器(81)与拉力承载框架间。
4.根据权利要求1、2或3所述的混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，其特征在于，所 述的拉力承载框架包括油缸侧承载板(1)、传感器侧承载板(31)与两组拉力丝杠(3)，相 互通过螺纹连接构成矩形框架。
5.根据权利要求1、2或3所述的混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，其特征在于，所 述的拉力过渡杆架包括两块过渡承载板O)、两组过渡丝杠G)，相互通过螺纹连接构成 矩形框架。
6.根据权利要求1所述的混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，其特征在于，所述的 每一组压力加载机构还包括压力垫板(52)，设于压力荷载传感器(8 与压力承载框架 间。
7.根据权利要求1所述的混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，其特征在于，所述的 每一组压力加载机构还包括过渡板(6)，设于压力油缸m与压力承载框架间。
8.根据权利要求1、6或7所述的混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，其特征在于，所 述的压力承载框架包括两块承载板与两组压力丝杠(23)，相互通过螺纹连接构成矩 形框架。
9.根据权利要求1、2、3、6、或7所述的混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，其特征在 于，所述的一组拉力加载机构与两组压力加载机构中其中两组加载机构自由放置于工作台 或机架导轨上。
专利摘要本实用新型公开了一种混凝土三轴两压一拉的加载测试装置，用于测量混凝土试件11在三轴中两轴承受拉力，另一轴承受压力的情况下的机械强度，其结构具体包括拉力加载机构、压力加载机构与液压控制机构；混凝土试件11位于正交布置的拉力加载机构与压力加载机构的中心。可以用于测量混凝土试件在三轴中两轴承受压力，另一轴承受拉力的情况下的机械强度，可以直接测量施加于试件上的拉力与压力有效荷载值。
文档编号G01N3/02GK201903483SQ20102063256
公开日2011年7月20日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者姚家伟, 宋玉普, 覃丽坤, 高凌霞 申请人:大连民族学院