围压条件下用于深海的钢管混凝土的受拉试验装置及方法与流程

本发明涉及围压条件下用于深海的钢管混凝土的受拉试验装置及方法，属于钢管混凝土材料性能测试技术领域。

背景技术：

由于钢管混凝土是一种性能优异的受压构件，其被广泛应用于海底框架结构当中，其在抗压性能上主要表现为承载力高，延性好，抗震性能强等特点，然而，在实际工程结构中，由于结构整体受力需要，一些钢管混凝土也会处于受拉状态，为了解钢管混凝土在深海工作条件下的安全性及稳定性，就需要通过围压条件下钢管混凝土的受拉试验来确定其抗拉承载能力。

目前测试钢管混凝土受拉的主要方法为对缩小比例后的钢管混凝土做拉伸试验，该方法可得到缩小比例后的钢管混凝土抗拉强度及拉伸时的应力应变关系，然而，缩小比例后的钢管混凝土所测得的抗拉性能并不能代表实际生产中所用钢管混凝土的抗拉性能，欲得到两者之间的关系，还需对一系列不同尺寸的钢管混凝土进行抗拉性能试验。同时，对于在深海条件下工作的钢管混凝土，其受到巨大的围压力，而且不同高度的钢管混凝土的围压力差异比较大，这种围压对钢管混凝土力学性能的影响也需要从试验中获得。

针对上述问题，目前尚未有充足的试验数据用以得出尺寸效应对钢管混凝土抗拉性能的影响，且极少有关于在围压条件下的钢管混凝土受拉性能的研究，因此，大量不同尺寸的围压条件下的钢管混凝土抗拉性能测定试验尚待开展，而可同时适用于不同尺寸钢管混凝土的在围压条件下的受拉试验装置也亟待研发。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种围压条件下用于深海的钢管混凝土的受拉试验装置及方法，待测试试件可以在围压调节下进行拉伸试验，而且可以对待测试试件进行不同油压试验，更符合深海钢管混凝土的实际受力情况。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种围压条件下用于深海的钢管混凝土的受拉试验装置，包括上夹持装置和下夹持装置，所述上夹持装置和下夹持装置分别夹持待测试试件的两端，在待测试试件上沿轴上依次设有至少一个围压装置，所述围压装置包含左围压罩半圆筒和右围压罩半圆筒，所述左围压罩半圆筒和右围压罩半圆筒通过连接装置套在待测试试件上，所述左围压罩半圆筒和右围压罩半圆筒均设有空腔，空腔通过导油孔与输油管连接，输油管与液压泵连接。

作为优选，当围压装置至少有两个时，每个导油孔均通过油管支路与主油管连接，主油管与液压泵连接，在每个油管支路上设有调节空腔内油压的调压开关。

作为优选，所述调压开关为手动调压阀。

作为优选，所述调压开关为电磁阀，电磁阀与控制器连接，通过控制器控制电磁阀的开度，从而控制油管支路的油压。

作为优选，所述上夹持装置和下夹持装置均包含传力板和夹板，夹板与传力板连接，所述待测试试件通过销轴与夹板连接。

作为优选，所述传力板上设有若干个T型槽，夹板通过螺栓穿过T型槽从而与传力板连接。

作为优选，所述左围压罩半圆筒和右围压罩半圆筒均包含围压块和盖板，围压块设有一端开口的空腔，盖板焊接在围压块上将空腔密封，导油孔位于围压块上。

一种上述围压条件下用于深海的钢管混凝土的受拉试验装置的试验方法，包括以下步骤：

(1)待测试试件的制作：按照待测试试件与实际的混凝土试件1:(15～25)的比例制作待测试试件，通过仿真软件粗略估计混凝土试件两端所受压力差的大小n MPa，n<5.0，根据n/0.5的个位数值，确定围压装置的个数；

(2)将待测试试件的两端装夹在上夹持装置和下夹持装置上，将围压装置通过连接装置套在待测试试件上，通过输油管与液压泵连接；

(3)根据试验要求，对每个围压装置进行不同油压的控制，得到待测试试件的力学参数。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、夹块可沿传力板上槽道移动，如此可调节两夹块间的距离，使得该试验装置可适用于不同尺寸的钢管混凝土受拉性能试验。

2、传力板上部铰接部分开孔，使得传力板以铰接的方式接入MTS试验机，可抵消试件偏心带来的弯矩的影响。

3、采用往围压罩与试件构成的密闭空间内灌入机油的方式，可对钢管混凝土试件施加围压。

4、通过将围压罩零件化，可通过组装使其适用于多种尺寸的钢管混凝土。

5、由于在待测试试件上沿轴线方向布置有多个围压装置，模拟待测试试件在不同深度上所受的围压，改变了现有的按照最大值要求进行测试的弊端，使得待测试试件的力学性格与实际相符，为制造实际的钢管混凝土给出参考。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为多个围压装置套在待测试试件上的连接示意图。

图3为左围压罩半圆筒的剖视示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的一种围压条件下用于深海的钢管混凝土的受拉试验装置，包括上夹持装置和下夹持装置，所述上夹持装置和下夹持装置分别夹持待测试试件3的两端，在待测试试件3上沿轴上依次设有至少一个围压装置，所述围压装置包含左围压罩半圆筒7和右围压罩半圆筒，所述左围压罩半圆筒7和右围压罩半圆筒通过连接装置8套在待测试试件3上，连接装置8优选为高强度螺栓和螺母9，所述左围压罩半圆筒7和右围压罩半圆筒均设有空腔13，空腔13通过导油孔14与输油管连接，输油管与液压泵11连接。

在本发明中，当围压装置至少有两个时，每个导油孔14均通过油管支路与主油管连接，主油管与液压泵11连接，在每个油管支路上设有调节空腔13内油压的调压开关10，所述调压开关10为手动调压阀，或者所述调压开关10为电磁阀，电磁阀与控制器连接，通过控制器控制电磁阀的开度，从而控制油管支路的油压。通过控制器可以很方便的设定每个空腔13内油压的大小，便于试验的参数调整。

在本发明中，所述上夹持装置和下夹持装置均包含传力板1和夹板2，夹板2与传力板1连接，所述待测试试件3通过销轴4与夹板2连接，所述传力板1上设有若干个T型槽，夹板2通过螺栓5和螺母6与T型槽连接，从而与传力板1连接。

在本发明中，所述左围压罩半圆筒7和右围压罩半圆筒均包含围压块15和盖板12，围压块15设有一端开口的空腔13，盖板12焊接在围压块15上将空腔13密封，导油孔14位于围压块15上。围压块15和盖板12均为钢板，围压块15中的空腔13通过机床加工完成，盖板12焊接在空腔13上，由于采用焊接，可以使得空腔13承受很大的油压，由于钢板不易变形，但是一旦变形，产生的围压会很好的传递到待测试试件3上。由于采用围压筒的结构形式，避免直接将液压油作用在待测试件上，很好的解决了液压油的密封性问题。

一种上述围压条件下用于深海的钢管混凝土的受拉试验装置的试验方法，包括以下步骤：

(1)待测试试件3的制作：按照待测试试件3与实际的混凝土试件1:25的比例制作待测试试件3，实际混凝土试件的长度为50m，待测试试件3的长度为2m，通过仿真软件粗略估计混凝土试件两端所受压力差的大小1.5MPa，按照1.5MPa/0.5MPa＝3,确定围压装置的个数为3个；

(2)将待测试试件3的两端装夹在上夹持装置和下夹持装置上，将围压装置通过连接装置8套在待测试试件3上，通过输油管与液压泵11连接；

(3)根据试验要求，对每个围压装置进行不同油压的控制，得到待测试试件3的力学参数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。