热力耦合实验一体机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种混凝土柱在高温与力共同作用下力学性能、钢筋或型钢与混 凝土锚固性能的热力耦合实验一体机。
【背景技术】
[0002] 目前，高温下混凝土柱粘滑移结实验是研宄热与力共同作用下型钢混凝土粘结力 影响因素的试验，目前尚无针对此实验的成套实验仪器，以往的实验往往采用现有的实验 设备，此设备虽有通用性，但实验方案会受到设备的限制。热与力加载系统协调度不高，使 实验操作过程，精度难以保证。
[0003] 因此，如何对高温下型钢混凝土粘结滑移实验提供一套便于操作且精度高，目前 的实验装置尚无法达到要求。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种热力耦合实验一体 机，本实验装置加载系统与加热系统层次清晰每个系统安装均独立进行，这样便于各装置 在高温下采取保护措施且试件的安装精度高从而实验精度得到保障。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
[0006] 一种热力耦合实验一体机，包括一门式反力架，门式反力架由立柱和上、下横梁固 定连接组成，上横梁上固定有一个能向下伸缩的千斤顶，千斤顶的末端安装有压力传感器， 压力传感器与电脑相连，下横梁上部与千斤顶对正位置设置有用于放置试件的槽型垫块； 所述门式反力架中设置有用于将待测试试件包裹加热的加热炉，加热炉由外接炉温控制系 统控制。
[0007] 所述加热炉放置于炉架上，且所述加热炉为双层结构。
[0008] 所述加热炉为上部设盖的筒形结构，盖子上设置有能将试件上的型钢露出的空 间，加热炉的炉体分上下两节，上下两节均为两个半圆筒体连接而成并能横向打开。
[0009] 所述加热炉的外层用铁皮包裹。
[0010] 所述加热炉的上下炉口处填充有保温板。
[0011] 所述加热炉的炉膛的侧面填充有保温毡。
[0012] 所述待测试试件上下两端均有型钢露出。
[0013] 所述型钢的引出钢片上连接有位移计，且待测试试件上下两端各设置一个位移 计，所述位移计与所述电脑相连。
[0014] 所述待测试试件中埋设有电热偶，电热偶与外接温度计相连。
[0015] 本实验装置是将试件安放于反力架下横梁槽型垫块上，与千斤顶对正，根据试件 高度调节炉架的炉体高度。首先对试件按照规定的温度曲线升温，记录试件温度当达到预 计温度后开始加载，加载到规定数值停止实验。加载过程中的实验数据由采集系统实时传 输到电脑。
[0016] 加热炉可分别运到需要位置进行实验，此时只要将上下两部分封盖即可，加载系 统的试验台也可开展常温下的力学试验工作，对梁、板、柱进行力学荷载研宄，对钢筋混凝 土、钢结构试件进行力学性能研宄。
[0017] 本实用新型采用了大功率双层加热炉，升温速度快且炉体可根据试件的长度调 节。炉子为筒状结构且炉门可横向打开，在减少热量损失的情况下又减少了操作难度。本 实验装置加载系统与加热系统层次清晰每个系统安装均独立进行，这样便于各装置在高温 下采取保护措施且试件的安装精度高从而实验精度得到保障。
【附图说明】
[0018] 图1是本实用新型结构示意图；
[0019] 图2是反力架节点示意图；
[0020] 图3是加热炉剖面图；
[0021] 图4是位移米集系统图；
[0022] 其中1.立柱，2.上横梁，3.千斤顶，4.压力传感器，5.试件，6.耐火棉，7.槽型垫 块，8.炉架，9.下横梁，10.加热炉，11.炉盖，12.炉箱，13.保温毡，14.电热丝，15.保温板， 16.型钢，17.引出钢片，18.位移计。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0024] 如图1-图4所示，热力耦合实验一体机，包括一门式反力架，门式反力架由立柱1 和上、下横梁2、9固定连接组成，上横梁2上固定有一个能向下伸缩的千斤顶3,千斤顶3的 末端安装有压力传感器4,压力传感器4与电脑相连，下横梁9上部与千斤顶3对正位置设 置有用于放置试件5的槽型垫块7 ;所述门式反力架中设置有用于将待测试试件5包裹加 热的加热炉10,加热炉10由外接炉温控制系统控制。
[0025] 待测试试件5上下两端均有型钢16露出。型钢16的引出钢片17上连接有位移 计18,且待测试试件5上下两端各设置一个位移计18,所述位移计18与所述电脑相连。待 测试试件5中埋设有电热偶，电热偶与外接温度计相连。
[0026] 热力耦合实验一体机包括加热系统、加载系统和数据采集系统，下面对三部分详 细描述。
[0027] 加热系统：
[0028] 加热系统市实验装置的核心部分，它所要完成的功能是按照预定的温度曲线加 热，对试件施加热荷载加热炉10进行升温，加热炉的尺寸为9 700X 1000mm，炉膛尺寸为9 500 X 800mm。加热炉10放置于炉架8上，且所述加热炉10为双层结构。加热炉10为上部 设盖的筒形结构，盖子上设置有能将试件上的型钢露出的空间，加热炉10的炉体分上下两 节，上下两节均为两个半圆筒体连接而成并能横向打开。加热炉由炉盖11、把手、炉箱12、 保温毡13、电热丝14和保温板15组成，外层用薄铁皮包裹。炉体的上下炉口处用保温板 15填充，加热炉10上下开口有利于观察试验现象和试件的对中。加热炉10上下开口与试 件接触处通过耐火棉6包裹密封。炉膛的侧面用保温毡13填充，保温毡13和保温板15的 材质为硅酸铝，有利于保温减少热量损失。炉膛用两根2. 5kW的电热丝14缠绕，加热炉总 功率为5kW，最高工作温度达1000°C，最高升温速率33°C /min，实际升温速率可通过与电炉 配套的温度控制仪根据需要自行设定程序进行控制。通过XMTD数显调节仪来控制炉内的 温度场，将XMTD数显调节仪连接外电源线，高温加热炉接XMTD数显调节仪。
[0029]加载系统：
[0030] 加载系统是整个实验中对试件施加力荷载的一部分，被用来模拟火高温下构件所 处的力学环境与受限条件，共包括反力架、型槽垫块7以及液压千斤顶3。反力架设计加载 70t，Q235级钢材，横梁的跨度为L = 1500mm，型钢柱的高度H = 3000mm，经过计算，选取横 梁（上，下）：HM400X 300X10 X 16，柱：HM350X 350X 12X 19,横梁与柱的连接选用高强承 压螺栓M20, 10. 9级，直径为20mm，孔径为21. 5mm，孔中心距为150mm，梁柱节点构造如图2 所示。
[0031] 采集系统：
[0032] 采集系统包括位移计、压力传感器和温度传感器的数据采集。位移数据与温度数 据先经过数据采集箱再接入电脑，温度数据的采集是由试件内部电热偶直接接入温度表进 行米集。
[0033] 上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新 型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领 域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范 围以内。
【主权项】
1?一种热力耦合实验一体机，其特征是，包括一门式反力架，门式反力架由立柱和上、 下横梁固定连接组成，上横梁上固定有一个能向下伸缩的千斤顶，千斤顶的末端安装有压 力传感器，压力传感器与电脑相连，下横梁上部与千斤顶对正位置设置有用于放置试件的 槽型垫块；所述门式反力架中设置有用于将待测试试件包裹加热的加热炉，加热炉由外接 炉温控制系统控制。
2. 如权利要求1所述的热力耦合实验一体机，其特征是，所述加热炉放置于炉架上，且 所述加热炉为双层结构。
3. 如权利要求1或2所述的热力耦合实验一体机，其特征是，所述加热炉为上部设盖的 筒形结构，盖子上设置有能将试件上的型钢露出的空间，加热炉的炉体分上下两节，上下两 节均为两个半圆筒体连接而成并能横向打开。
4. 如权利要求3所述的热力耦合实验一体机，其特征是，所述加热炉的外层用铁皮包 裹。
5. 如权利要求4所述的热力耦合实验一体机，其特征是，所述加热炉的上下炉口处填 充有保温板。
6. 如权利要求5所述的热力耦合实验一体机，其特征是，所述加热炉的炉膛的侧面填 充有保温毡。
7. 如权利要求1所述的热力耦合实验一体机，其特征是，所述待测试试件上下两端均 有型钢露出。
8. 如权利要求7所述的热力耦合实验一体机，其特征是，所述型钢的引出钢片上连接 有位移计，且待测试试件上下两端各设置一个位移计，所述位移计与所述电脑相连。
9. 如权利要求1所述的热力耦合实验一体机，其特征是，所述待测试试件中埋设有电 热偶，电热偶与外接温度计相连。
【专利摘要】本实用新型公开了一种热力耦合实验一体机，包括一门式反力架，门式反力架由立柱和上、下横梁固定连接组成，上横梁上固定有一个能向下伸缩的千斤顶，千斤顶的末端安装有压力传感器，压力传感器与电脑相连，下横梁上部与千斤顶对正位置设置有用于放置试件的槽型垫块；所述门式反力架中设置有用于将待测试试件包裹加热的加热炉，加热炉由外接炉温控制系统控制。本实验装置加载系统与加热系统层次清晰每个系统安装均独立进行，这样便于各装置在高温下采取保护措施且试件的安装精度高从而实验精度得到保障。
【IPC分类】G01N3-00, G01N19-04
【公开号】CN204536179
【申请号】CN201520290999
【发明人】王玉镯, 祝德彪, 王慧敏, 傅传国
【申请人】济南臻固土木工程有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月7日