专利名称：混凝土平面复杂受力试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土受力试验装置。
背景技术：
实际的混凝土结构，如钢筋混凝土梁的剪压区、屋架和框架梁、柱的 节点区，后张法预应力钢筋的锚固区，管柱、牛腿、深梁、墙板和薄壁等构 件，以及水坝、原子能反应堆的高压容器等均处于双向和三向复杂受力状态。 但是， 一般钢筋混凝土结构设计规范给出的混凝土强度，.多系单向受力状态 下的混凝土强度，而复杂受力状态下的混凝土强度、变形和弹性模量均与单 向受力状态下的不同，破坏机理也不尽相同。因而进行复杂受力情况下混凝 土多轴加载设备研制就显得尤为重要。
自从1900年德国的A.F叩pl采用比较简单的交叉加载架进行了二轴砂浆 强度的试验开始，混凝土复杂受力试验引起了学者们的关注。特别是20世纪 60年代以后，各国学者先后研制了各种不同的多轴试验加载设备，但由于混 凝土是一种非弹性材料，其弹性模量和泊松比均在试验中发生变化，这样在 加载板与混凝土试件之间因混凝土横向变形受到限制而产生摩擦，这种摩擦 力使混凝土试件端部的受力情况变得复杂，致使试验结果与实际情况有较大 的出入。
发明内容
本发明的目的是为解决现有多轴试验加载设备作混凝土加载试验时，由 于混凝土是一种非弹性材料，其弹性模量和泊松比均在试验中发生变化，这 样在加载板与混凝土试件之间因混凝土横向变形受到限制而产生摩擦，这种 摩擦力使混凝土试件端部的受力情况变得复杂，致使试验结果与实际情况有 较大出入的问题，提供一种混凝土平面复杂受力试验装置。本发明由第一定 滑轮、第二定滑轮、钢丝绳、配重物、四根螺杆、第一水平加载器、第一钢 板、第一竖向加载器、反力架、第二水平加载器、第二竖向加载器、四个承压板和第二钢板组成，反力架的两侧下端固定在地面上，第二竖向加载器固 定在反力架内中心位置的地面上，第一竖向加载器固定在反力架横梁中心位 置的下侧，第一竖向加载器和第二竖向加载器的自由端上下相对设置且轴线 相同，第一钢板和第二钢板相互平行设置，第一钢板和第二钢板之间设有四 根螺杆组成一矩形框架，此框架设置在反力架内侧的中心位置，第一水平加 载器和第二水平加载器分别固定在第一钢板和第二钢板的内侧面上，第一水 平加载器和第二水平加载器的自由端相对设置且轴线相同，第一定滑轮设置 在反力架的上部，第二定滑轮设置在反力架上部的外侧，钢丝绳的一端与第 一钢板和第二钢板上侧的螺杆相连接，钢丝绳的另一端经过第一定滑轮和第 二定滑轮与配重物相连接，第一水平加载器的自由端、第二水平加载器的自 由端、第一竖向加载器的自由端和第二水平加载器的自由端上均设有一个承 压板。
本发明具有以下积极效果 一、可完成混凝土平面复杂受力试验，即双 向受压、双向受拉、 一向受压一向受拉、剪压和剪拉等的平面应力试验。二、 两个相互垂直加载方向通过控制系统由液压伺服控制，能自动调整加载速度 和双向不同的加载组合。三、可用于荷载控制加载试验，也可用于变形控制 加载试验。四、可进行多种试件尺寸平面应力等变形及强度试验。五、每个 加载方向上都设置了承压板，可消除由于试件加压面间轻微的不平行等造成 试件内部受力的不均匀。六、不需要减摩措施，安装、卸拆试件方便，提高 试验效率。七、数据采集全部由计算机自动完成，试验精度和效率都较高。
图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是平 面双向受力试件结构示意图，图4是平面双向剪压试件示意图，图5是试件 模板的结构示意图，图6是承压板13的结构示意图。图中的附图标记21是 钢筋。
具体实施例方式
具体实施方式
一(参见图1和图2)本实施方式由第一定滑轮l、第二 定滑轮2、钢丝绳3、配重物4、四根螺杆6、第一水平加载器7、第一钢板8、第一竖向加载器9、反力架IO、第二水平加载器ll、第二竖向加载器12、四 个承压板13和第二钢板15组成，反力架10的两侧下端固定在地面14上， 第二竖向加载器12固定在反力架10内中心位置的地面14上，第一竖向加载 器9固定在反力架10横梁中心位置的下侧，第一竖向加载器9和第二竖向加 载器12的自由端上下相对设置且轴线相同，第一钢板8和第二钢板15相互 平行设置，第一钢板8和第二钢板15之间设有四根螺杆6组成一矩形框架， 此框架设置在反力架10内侧的中心位置，第一水平加载器7和第二水平加载 器11分别固定在第一钢板8和第二钢板15的内侧面上，第一水平加载器7 和第二水平加载器11的自由端相对设置且轴线相同，第一定滑轮l设置在反 力架10的上部，第二定滑轮2设置在反力架10上部的外侧，钢丝绳3的一 端与第一钢板8和第二钢板15上侧的螺杆6相连接，钢丝绳3的另一端经过 第一定滑轮1和第二定滑轮2与配重物4相连接，第一水平加载器7的自由 端、第二水平加载器11的自由端、第一竖向加载器9的自由端和第二水平加 载器ll的自由端上均设有一个承压板13。
具体实施方式
二(参见图1)本实施方式第一定滑轮1的外侧即钢丝绳 3的下行轨迹与第一竖向加载器9和第二竖向加载器12的轴线相同。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三(参见图6)本实施方式的承压板13由基板17、垫板 18和套筒19组成，基板17的一侧上设有凸形球冠16，垫板18上设有与凸 形球冠16相配合的凹面20，基板17与垫板18相对应设置，垫板18与套筒 19相连接。混凝土试件用钢模浇筑成型，但混凝土试件的四个加载面有时并 不能绝对保证两两垂直，加载时也不可能保证承压板绝对平移，故将混凝土 受压试验的承压板设计成球形铰支座，以适应两垂直方向的转动。与试件5 相对一侧的基板17上设有凸形球冠16，凸形球冠16的截面半径为70 80mm, 凸形球冠16的球面曲率半径为190~210mm，同时有一具有相同球冠的凹面 的垫板18用套筒19固定于第一水平加载器7、第二水平加载器11、第一竖 向加载器9或第二水平加载器11的自由端上，在加载时可以使球冠的球心与 试件中心重合，并能做微小转动，以适应必要的偏转。其它与具体实施方式
一相同。
使用上述实施方式所述装置的操作过程 一、对于受压试件5，首先要 涂贴塑料三层薄膜，各层间涂硫化钼膏。对于受拉试件5,要用建筑胶粘结
加载块与试件5表面。将处理后的试件5安装在加载头上，并通过调位螺杆 调准试件的位置。二、开动加载器，施加初始压力， 一般为2 5KN即可，并 检査各部分运行是否正常，试件5的位置是否正确。三、卸掉初始压力后， 开动计算机，对位移计调零，并记录初值。四、进入正常加载状态；每级加 载后，计算机自动记录荷载及应变值。五、当发现荷载显示器显示的荷载值 有下降的趋势时，通过计算机控制数据采集系统立即连续采集状态，以便采 集应力-应变曲线的下降段，直至荷载降为零。六、计算机采集数据后，绘制 出相应的荷载-位移曲线图和应力-应变图。配重物4的质量等于水平方向的 第一水平加载器7、第二水平加载器ll、螺杆6、第一钢板8和第二钢板15 的质量。加载时，水平方向加载器可以自由上下移动，使试件均匀受力。由 于各方向的加载器互相独立，且正交，从而避免机械限制在试件中产生的强 制应力。
(见图3 图5)制作试件的模板其长X宽尺寸为300mmX300mm，厚度 可根据具体试验来确定。模板可以制作双向受压、双向受拉、 一向受压一向 受拉、剪压和剪拉五种试验的试件，当制作剪压和剪拉试件时，只需将模板 剩余部分用其他物体填充即可。
权利要求
1、一种混凝土平面复杂受力试验装置，它由第一定滑轮(1)、第二定滑轮(2)、钢丝绳(3)、配重物(4)、四根螺杆(6)、第一水平加载器(7)、第一钢板(8)、第一竖向加载器(9)、反力架(10)、第二水平加载器(11)、第二竖向加载器(12)、四个承压板(13)和第二钢板(15)组成，其特征在于反力架(10)的两侧下端固定在地面(14)上，第二竖向加载器(12)固定在反力架(10)内中心位置的地面(14)上，第一竖向加载器(9)固定在反力架(10)横梁中心位置的下侧，第一竖向加载器(9)和第二竖向加载器(12)的自由端上下相对设置且轴线相同，第一钢板(8)和第二钢板(15)相互平行设置，第一钢板(8)和第二钢板(15)之间设有四根螺杆(6)组成一矩形框架，此框架设置在反力架(10)内侧的中心位置，第一水平加载器(7)和第二水平加载器(11)分别固定在第一钢板(8)和第二钢板(15)的内侧面上，第一水平加载器(7)和第二水平加载器(11)的自由端相对设置且轴线相同，第一定滑轮(1)设置在反力架(10)的上部，第二定滑轮(2)设置在反力架(10)上部的外侧，钢丝绳(3)的一端与第一钢板(8)和第二钢板(15)上侧的螺杆(6)相连接，钢丝绳(3)的另一端经过第一定滑轮(1)和第二定滑轮(2)与配重物(4)相连接，第一水平加载器(7)的自由端、第二水平加载器(11)的自由端、第一竖向加载器(9)的自由端和第二水平加载器(11)的自由端上均设有一个承压板(13)。
2、 根据权利要求.l所述的混凝土平面复杂受力试验装置，其特征在于-第一定滑轮(1)的外侧即钢丝绳(3)的下行轨迹与第一竖向加载器(9)和 第二竖向加载器(12)的轴线相同。
3、 根据权利要求2所述的混凝土平面复杂受力试验装置，其特征在于 承压板(13)由基板(17)、垫板(18)和套筒(19)组成，基板(17)的一 侧上设有凸形球冠(16)，垫板(18)上设有与凸形球冠(16)相配合的凹面(20)，基板(17)与垫板(18)相对应设置，垫板(18)与套筒(19)相连接。
4、 根据权利要求3所述的混凝土平面复杂受力试验装置，其特征在于:凸形球冠(16)的截面半径为70~80mm。
5、 根据权利要求4所述的混凝土平面复杂受力试验装置，其特征在于: 凸形球冠(16)的球面曲率半径为190~210mm。
全文摘要
混凝土平面复杂受力试验装置，它涉及一种混凝土受力试验装置。本发明的目的是为解决现有多轴试验加载设备作混凝土加载试验时，混凝土横向变形受到限制而产生摩擦，致使试验结果与实际情况有较大出入的问题。本发明第二竖向加载器固定在反力架内中心位置的地面上，第一竖向加载器固定在反力架横梁中心位置的下侧，第一水平加载器和第二水平加载器分别固定在第一钢板和第二钢板的内侧面上。本发明可完成混凝土平面复杂受力试验，即双向受压、双向受拉、一向受压一向受拉、剪压和剪拉的平面应力试验。两个相互垂直加载方向通过控制系统由液压伺服控制，能自动调整加载速度和双向不同的加载组合。可用于荷载控制加载试验，也可用于变形控制加载试验。
文档编号G01M99/00GK101408489SQ200810137598
公开日2009年4月15日 申请日期2008年11月21日 优先权日2008年11月21日
发明者吕俊利, 张大山, 杨志年, 勇 王, 董毓利 申请人:哈尔滨工业大学