一种在海洋环境和拉应力作用下多根FRP筋耐久性实验装置的制作方法

本发明涉及一种在海洋环境和拉应力作用下多根FRP筋耐久性实验装置，属于耐久性测试领域。

背景技术：

目前，我国正处于大规模基本建设时期。由于混凝土结构在取材、成本以及维护等方面的优势，一直在土建工程中占有绝对的主导地位，在重大土木工程(大型建筑工程、桥梁工程、水工与港口工程)中有着极其广泛的应用。然而传统的钢筋混凝土结构在使用的过程中会产生裂纹，当遇到海水或者含盐的雪或者含腐蚀性的汽液时，钢筋会产生锈蚀，进而导致整个钢筋混凝土结构承重能力的下降甚至结构的破坏。在周围存在高频电磁场时，由于涡流效应，钢筋会产生热量，导致热应力而使混凝土开裂破坏。针对钢筋存在的这些缺点，为提高结构的耐久性，降低结构全寿命成本，工程师和科学家进行了很多探究，譬如采用不锈钢钢筋或者在钢筋表面涂抹环氧树脂等，一定程度上解决了问题，但未彻底解决问题。纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer，简称FRP)的出现给人们提供了另一种解决这个问题的思路。使用FRP合理替代比强度低、腐蚀问题严重的结构钢材可望实现重大工程结构的高性能与长寿命，有利于减缓我国铁矿石等传统矿产资源的严重短缺和CO2排放严重的压力，捍卫国家领海主权和开发海洋资源；可高度提升既有和新建重大工程结构服役的安全性和耐久性，建立真正的超长服役寿命结构体系，实现其全寿命周期成本最小化；可实现结构在遭受极端荷载作用后的损伤可控设计，保障结构满足不同程度要求的可修复性；同时可有效地实现重大工程结构的轻量化和低负荷设计。目前我国正在海洋中大规模建设。在海洋中，复杂的环境更容易造成钢筋混凝土结构的腐蚀，给工程造成不必要的损失。利用FRP筋代替钢筋是种有效的方法，但目前FRP筋在海洋环境下的耐久性需要进行研究。在结构中，FRP筋处于受力状态，所以在研究其在海洋环境下的耐久性时，需要对其提供拉应力。

但目前的实验装置一次只能给一根FRP筋提供拉力，这使得实验的效率大大的减缓,也增加了实验的误差。因此，能在模拟海洋环境下同时给多根FRP筋提供拉力的实验装置是需要的。

技术实现要素：

本发明的目的是为了决现有实验装置每次只能给一根FRP筋提供拉力的问题，这种问题会在需要给多根FRP筋提供拉力的实验中造成不必要的误差，而提供一种在海洋环境和拉应力作用下多根FRP筋耐久性实验装置，本发明能在模拟海洋环境下同时给多根FRP筋提供相同拉力，提高实验效率，减少实验误差。

本发明的目的是这样实现的：包括容器、设置在容器底端的上定位板，上定位板的四个角分别安装有四根圆形固定杆，四根圆形固定杆上依次通过螺帽安装有下拉板、上受力板和下受力板，上定位板上还设置有至少三个上FRP筋锚筒，每个上FRP筋锚筒中设置有FRP筋，每个FRP筋的端部固连有下定位块，每个下定位块上连接有一号弹簧，每个一号弹簧的端部连接有上拉块，每个上拉块与安装在下拉板上的带螺纹的钢棒连接，每个带螺纹的钢棒上设置有拉力传感器，拉力传感器通过采集数据线与电脑终端连接，在下拉板与上受力板之间的圆形固定杆上设置有下拉块，且下拉块与下拉板之间设置有调整弹簧，在下拉板的中心位置安装有受拉杆，受拉杆的端部依次穿过上受力板、下受力板并下受力板连接，在每根圆形固定杆的端部还设置有固定螺帽，固定螺帽与下受力板之间设置有二号弹簧。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.在容器内设置有加热器，加热器与温度控制仪连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能在模拟海洋环境下同时给多根FRP筋提供长时间的相同的拉力，且使其处于相同的环境下，大大加快了实验的速度，减少了实验的误差。本发明能在试件出现蠕变后，调节试件所受的力，使其所受的拉力始终维持在所需的状态。

附图说明

图1是本发明的实验装置整体示意图；

图2是本发明的上定位板的结构示意图；

图3是本发明的下拉板的结构示意图；

图4是本发明的上受力板的结构示意图；

图5是本发明的下受力板的结构示意图；

图6(a)、图6(b)是本发明的上拉块的结构示意图；

图7(a)、图7(b)是本发明的下定位块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图6，本发明包括上FRP筋锚固筒1、上定位板2、螺帽3、圆形固定杆4、FRP筋5、下定位块6、下FRP筋锚固筒7、弹簧8、螺栓9、上拉块10、螺帽11、拉力传感器12、带螺纹的钢棒13、下拉板14、螺帽15、受拉杆16、采集数据线17、电脑终端18、调整弹簧19、下拉块20、螺帽21、螺帽22、上受力板23、螺帽24、下受力板25、螺帽26、半圆环27、弹簧28、螺帽29、容器30、温度控制仪31、加热器32。具体的说本发明包括容器30、设置在容器30底端的上定位板2，上定位板2的四个角分别通过一号螺帽3安装有四根圆形固定杆4，四根圆形固定杆4上依次通过螺帽安装有下拉板14、上受力板23和下受力板25，上定位板2上还设置有至少三个上FRP筋锚筒1，每个上FRP筋锚筒1中设置有FRP筋5，每个FRP筋5的端部固连有下定位块6，每个下定位块6上连接有一号弹簧8，每个一号弹簧8的端部连接有上拉块10，每个上拉块10与安装在下拉板14上的带螺纹的钢棒13连接，每个带螺纹的钢棒13上设置有拉力传感器12，拉力传感器通过采集数据线17与电脑终端18连接，在下拉板14与上受力板23之间的圆形固定杆上设置有下拉20，且下拉块20与下拉板14之间设置有调整弹簧19，在下拉板14的中心位置安装有受拉杆16，受拉杆16的端部依次穿过上受力板23、下受力板25后通过螺帽26与下受力板25连接，在每根圆形固定杆的端部还设置有固定螺帽29，固定螺帽29与下受力板之间设置有二号弹簧28。在容器30内设置有加热器32，加热器32与温度控制仪31连接。

先将只有一端锚固的FRP筋穿入上定位板2中，然后将另一端锚固，再用螺栓9将下定位块6连接在一起，并保证FRP筋从中间空洞穿过。将弹簧8的一端与下定位块6连接，另一端与上拉块10连接。弹簧8用于消除因零件的自重产生的拉力。螺帽11的主要作用是调节上拉块10到上定位板2的距离，使其几个距离相同。通过带螺纹的钢棒13将上拉块与下拉板连在一起，拉力传感器12主要用于调整初始状态和读取最终的拉力数值。螺帽15主要被用于调节下拉板14的水平状态，使其在初始状态时处于水平状态。螺帽22主要使初始的拉力为零。将拉力作用于拉杆16，螺帽21使拉力传送到整个实验装置。螺帽24固定上受力板23，螺帽26将拉杆16与下拉力板连接在一起。通过增加上受力板23和下受力板25之间的距离，将拉力作用到拉杆16上，进而将拉力作用到整个实验装置。根据需要测试FRP筋的个数可以适当选择上定位板2和下拉板14上的孔数。在容器30内注入一定量的海水，利用加热器32对海水进行加热，温度控制仪控制海水的温度。定位装置将试件定位在实验装置内；调节装置调节FRP筋初始受力状态和最终受力状态，保证了多根FRP筋受到的拉力相同；拉力传感器将试件所受的拉力数据传送到电脑终端，便于调节FRP筋的受力情况。

本发明由定位装置、调节装置、加载装置、后台监控设备和温度控制设备组成。所述的定位装置包括上定位板和下定位板，所述调节装置包括弹簧、上拉板、拉力传感器和下拉板，所述加载装置包括拉杆、上受力板和下受力板，所述后台监控设备包括电脑终端。定位装置将试件定位在实验装置内；调节装置调节FRP筋初始受力状态和最终受力状态，保证了多根FRP筋受到的拉力相同；拉力传感器将试件所受的拉力数据传送到电脑终端，便于调节FRP筋的受力情况。温度控制设备用于调节和保持海水的温度。本发明能在海洋环境下同时给多根FRP筋提供长时间的相同的拉力，且能在试件出现蠕变后，调节试件所受的力，使其所受的拉力始终维持在所需的状态。