混凝土构件耐久性试验持荷装置的制作方法

本实用新型属于用机械应力测试固体材料的强度特性的装置或设备，具体涉及到混凝土构件耐久性试验持荷装置。

背景技术：

中国已处于基本建设高速发展阶段的后期，水泥产量已连续20余年稳居世界首位，改革开放将近40年以来，中国公路桥梁建设取得了举世瞩目的成就，我国公路桥梁中混凝土桥梁占绝对支配地位(90％)。与此同时，桥梁结构的耐久性问题令人担忧。据不完全统计，有超过2/3的桥梁存在耐久性问题，直接影响我国公路网的安全运行。

长期以来，人们对混凝土力学性能的研究多侧重于其抗压性能，而对其拉伸性能的研究相对较少。实际上，混凝土的拉伸性能对混凝土结构的安全性起着决定性作用，混凝土结构的破坏归根结底是由混凝土抗拉强度的不足而导致的，因此，混凝土长期抗拉和抗压性能的研究具有十分重要的意义。

同时，混凝土结构在服役过程中，除了承受一定的荷载之外，还不可避免地面临腐蚀介质的影响。因而其真实情况必然是在荷载作用与腐蚀介质双重或多重因素耦合作用下的损伤和失效过程。国内外已有的研究表明，荷载的存在会在很大程度上影响到混凝土结构的耐久性劣化进程。

传统的混凝土拉伸试验方法有三种：劈拉试验、轴拉试验和弯曲试验。现有试验装置只能进行的单一试验，由于混凝土构件在实际使用时，即承受轴向载荷又承受弯曲载荷，所以现有试验装置加载到混凝土构件的应力状态与混凝土构件在实际环境中承受的应力状态误差很大，目前急需一种混凝土构件耐久性试验持荷装置，使混凝土构件应力状态与实际环境预应力相似，提高混凝土构件后续耐久性试验的准确度。

技术实现要素：

所要解决的技术问题在于提供一种设计合理、结构简单、既能测试轴向压力又能测试弯曲荷载的混凝土构件耐久性试验持荷装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种混凝土构件耐久性试验持荷装置，包括弯曲荷载作用加载持荷机构和轴压加载持荷机构，所述的弯曲荷载作用加载持荷机构由第一弯曲荷载持荷钢夹具和第二弯曲荷载持荷钢夹具以及滚轴构成，第一弯曲荷载持荷钢夹具夹持在第一混凝土试件和第二混凝土试件的一端，第二弯曲荷载持荷钢夹具夹持在第一混凝土试件和第二混凝土试件的另一端，滚轴安装在第一混凝土试件和第二混凝土试件之间，所述的轴压加载持荷机构由第一轴压钢夹具和第二轴压钢夹具构成，第一轴压钢夹具夹持在第一混凝土试件的两端面上，第二轴压钢夹具夹持在第二混凝土试件的两端面上。

作为一种优选的技术方案，所述的第一弯曲荷载持荷钢夹具的结构为：上夹板和下夹板前后两端各设置有一根带有螺母的第一螺杆，第一螺杆的上端端部位于上夹板外侧依次设置有第一弹性件、垫板、称重传感器，所述的第二弯曲荷载持荷钢夹具和第一弯曲荷载持荷钢夹具结构相同。

作为一种优选的技术方案，所述的上夹板和下夹板为矩形板，上夹板和下夹板的长度为b+220mm，宽度b₁为b/2+110mm，厚度为δ₂，

式中，x₂取值为d₁+d₂/2+20mm～d₁+d₂/2+20+30mm，x₂为第一螺杆的中心线到混凝土侧表面的距离，d₁为第三螺杆的直径，d₂为第一螺杆的直径，σ′为混凝土试件受拉侧外缘拟抵消的压应力水平，l为混凝土构件计算长度。

作为一种优选的技术方案，所述的第一螺杆直径d₂，

作为一种优选的技术方案，所述的滚轴的数量为2根，位于第一混凝土试件和第二混凝土试件长度方向三等分点处。

作为一种优选的技术方案，所述的第一轴压钢夹具的结构为：左侧板和右侧板前后两端各设置有一根带有螺母的第三螺杆，第一混凝土试件位于2根第三螺杆之间，左侧板和右侧板分别抵压在第一混凝土试件的端面上，第三螺杆的右端端部位于右上侧板外侧依次设置有第二弹性件、垫板、称重传感器，所述的第二轴压钢夹具和第一轴压钢夹具的结构相同。

作为一种优选的技术方案，所述的左侧板和右侧板为矩形板，左侧板和右侧板的宽度等于第一混凝土试件的高度h，长度为b+200mm，b为第一混凝土试件的宽度，左侧板和右侧板的厚度δ₁，

式中，f为混凝土压应力水平，f_sd钢材的抗拉强度设计值，f_vd为钢材抗剪强度设计值，d₁为第三螺杆的直径，E_s为钢材弹性模量值，ω_Max为钢材的刚度变形最大值，x₁取值为d₁/2+10mm～d₁/2+15mm，x₁为第三螺杆中心线至混凝土侧面的距离；

所述的2根第三螺杆之间的距离为L，

L＝b+2x₁

作为一种优选的技术方案，所述的第三螺杆的直径d₁，

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型采用第一弯曲荷载持荷钢夹具夹持在第一混凝土试件和第二混凝土试件的一端，第二弯曲荷载持荷钢夹具夹持在第一混凝土试件和第二混凝土试件的另一端，滚轴安装在第一混凝土试件和第二混凝土试件之间，第一轴压钢夹具夹持在第一混凝土试件的两端面上，第二轴压钢夹具夹持在第二混凝土试件的两端面上，保证了第一混凝土试件和第二混凝土试件的完整性，试验与实际环境相似性高，持荷状态下混凝土构件跨中段弯压拉应力状态，与实际环境预应力混凝土构件应力状态相似，试验结构准确度高，本实用新型具有结构简单、操作方便、成本低的优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的左视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于下述的实施方式。

实施例1

在图1、图2、图3中，本实施例的混凝土构件耐久性试验持荷装置由第一垫板1、第一螺杆2、第一称重传感器3、弹簧4、左上夹板5、第三螺杆7、滚轴8、第二螺杆9、第二称重传感器10、第二垫板11、右上夹板12、碟簧13、第三垫板14、第三称重传感器15、第四螺杆16、第四称重传感器17、第四垫板18、右下侧板19、右下夹板20、左下夹板22、左下侧板23、左上侧板24、右上侧板25连接构成。

左上夹板5和左下夹板22前后两端各安装有一根带有螺母的第一螺杆2，第一螺杆2的上端端部位于左上夹板5外侧依次安装有弹簧4、垫板、第一称重传感器3，构成第一弯曲荷载持荷钢夹具，左上夹板5和左下夹板22为矩形板，左上夹板5和左下夹板22的长度为b+220mm，宽度b₁为b/2+110mm，厚度为δ₂，

式中，f_sd钢材的抗拉强度设计值，f_vd为钢材抗剪强度设计值，ω_Max为钢材的刚度变形最大值，E_s为钢材弹性模量值，b为第一混凝土试件的宽度，h为第一混凝土试件的高度，x₂取值为d₁+d₂/2+20mm，x₂为第一螺杆2的中心线到混凝土侧表面的距离，d₁为第三螺杆7的直径，d₂为第一螺杆2的直径，σ′为混凝土试件受拉侧外缘拟抵消的压应力水平，l为混凝土构件计算长度；

第一螺杆2直径d₂，

右上夹板12和右下夹板20与左上夹板5和左下夹板22结构相同，右上夹板12和右下夹板20前后两端各安装有一根带有螺母的第二螺杆9，第二螺杆9的直径与第一螺杆的直径相同，第二螺杆9的上端端部位于右上夹板12外侧依次安装有弹簧4、第二垫板11、第二称重传感器10，构成第二弯曲荷载持荷钢夹具，第一弯曲荷载持荷钢夹具加持在第一混凝土试件6和第二混凝土试件21的左端，第二弯曲荷载持荷钢夹具夹持在第一混凝土试件6和第二混凝土试件21的右端，第一混凝土试件6和第二混凝土试件21结构相同，第一混凝土试件6和第二混凝土试件21之间安装有2根滚轴8，滚轴8位于第一混凝土试件6和第二混凝土试件21长度方向的三分点上处，第一弯曲荷载持荷钢夹具和第二弯曲荷载持荷钢夹具以及滚轴8构成本实用新型的弯曲荷载作用加载持荷机构。

第一混凝土试件6的左右两端端面上夹持有第一轴压钢夹具，第一轴压钢夹具的结构是左上侧板24和右上侧板25前后两端各安装有一根带有螺母的第三螺杆7，左上侧板24和右上侧板25分别抵压在第一混凝土试件6的左右两端面上，左上侧板24和右上侧板25均为矩形板，左上侧板24和右上侧板25的宽度等于第一混凝土试件的高度h，长度为b+200mm，b为第一混凝土试件的宽度，左上侧板和右上侧板的厚度δ₁，

式中，x₁取值为d₁/2+10mm，x₁为第三螺杆7中心线至混凝土侧面的距离；

2根第三螺杆7之间的距离为L，

L＝b+2x₁

第三螺杆7的直径d₁，

第三螺杆7的右端端部位于右上侧板25外侧依次安装有碟簧13、第三垫板14、第三称重传感器15。

第二混凝土试件21的左右两端面上夹持有第二轴压钢夹具，第二轴压钢夹具的结构是左下侧板23和右下侧板19前后两端各安装有一根带有螺母的第四螺杆16，左下侧板23和右下侧板19分别抵压在第二混凝土试件21的左右两端面上，左下侧板23和右下侧板19的结构与左上侧板24和右上侧板25的结构相同，两根第四螺杆16位于第二混凝土试件21的前后两侧，两根第四螺杆16之间的距离与两根第三螺杆7之间的距离相等，第四螺杆16的直径与第三螺杆7的直径相同，第四螺杆16的右端端部位于右下侧板19外侧依次设置有碟簧13、第四垫板18、第四称重传感器17，第一轴压钢夹具和第二轴压钢夹具构成轴压加载持荷机构。

本实施例的第一称重传感器3、第二称重传感器10、第三称重传感器15、第四称重传感器17的型号为YH8016，为市场上销售的产品，第三称重传感器15和第四称重传感器17的读数值相等时，则第一混凝土试件6和第二混凝土试件21处于轴心受压状态，因此，第三称重传感器15和第四称重传感器17用于精确控制混凝土构件的轴向压应力，第一称重传感器3和第二称重传感器10用于控制第一混凝土试件6和第二混凝土试件21弯曲应力，使得第一混凝土试件6和第二混凝土试件21达到理想的纯弯状态。

将第一混凝土试件6和第二混凝土试件21叠放安装在弯曲荷载作用加载持荷机构上，第一轴压钢夹具夹持在第一混凝土试件6的左右两端面上，第二轴压钢夹具夹持在第二混凝土试件21的左右两端面上，第一轴压钢夹具和第二轴压钢夹具构成轴压加载持荷机构同时对第一混凝土试件6和第二混凝土试件21，施加轴向压力，然后使用弯曲荷载作用加载持荷装置对其施加弯曲荷载，施加好荷载之后，放入环境实验室进行试验。

实施例2

在本实施例中，第一弯曲荷载持荷钢夹具的左上夹板5和左下夹板22的长度为b+220mm，宽度b₁为b/2+110mm，厚度为δ₂，

式中，f_sd钢材的抗拉强度设计值，f_vd为钢材抗剪强度设计值，ω_Max为钢材的刚度变形最大值，E_s为钢材弹性模量值，b为第一混凝土试件的宽度，h为第一混凝土试件的高度，x₂取值为d₁+d₂/2+30mm，x₂为第一螺杆2的中心线到混凝土侧表面的距离，d₁为第三螺杆7的直径，d₂为第一螺杆2的直径，σ′为混凝土试件受拉侧外缘拟抵消的压应力水平，l为混凝土构件计算长度；第二弯曲荷载持荷钢夹具右上夹板12和右下夹板20与左上夹板5和左下夹板22结构相同。

第一轴压钢夹具的左上侧板24和右上侧板25的宽度等于第一混凝土试件的高度h，长度为b+200mm，b为第一混凝土试件的宽度，左上侧板和右上侧板的厚度δ₁，

式中，x₁取值为d₁/2+15mm，x₁为第三螺杆7中心线至混凝土侧面的距离；第二轴压钢夹具的左下侧板23和右下侧板19的结构与左上侧板24和右上侧板25的结构相同。

其他零部件及零部件的连接关系与实施例1相同。