一种可调节可拆卸式大偏心受压柱测试装置及方法与流程

本发明属于混凝土建筑领域，特别涉及一种可调节可拆卸式大偏心受压柱测试装置及方法。

背景技术：

试验室做偏心受压柱的承载力试验时都采用浇注牛腿，增加加载面的方式提供偏心。牛腿起着提供加载偏心的作用，牛腿内的钢筋也比较多比较密，而混凝土柱试件被破坏后就失去了利用价值，这对钢筋和混凝土均造成浪费。由于工程中的真实框架柱大多是没有加载牛腿的，随着拆除工程的日益增多，合理利用拆除后的构件进行试验，可以实现节能减排，由于拆除下来的构件是真实工况下的构件，而不是试验室环境下养护的构件，因此试验数据也更加真实可靠。但由于真实拆除下来的混凝土柱试件一般是没有加载牛腿的，因此真实工况下的混凝土柱试件的固定安装偏心加载成为了需要解决的问题，而本发明的装置很好的解决了这个问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中真实工况下的混凝土柱试件的固定安装偏心加载的问题，提供一种可调节可拆卸式大偏心受压柱测试装置及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种可调节可拆卸式大偏心受压柱测试装置，所述装置包括混凝土柱试件、拆卸钢板、加载钢板、压力加载单元、位移测试单元、应变片、静态信号分析系统以及计算机；所述混凝土柱试件位于压力加载单元的上下加载钢板之间，混凝土柱试件两侧端部安装有拆卸钢板，拆卸钢板的另一端安装加载钢板；所述位移测试单元通过钢丝与混凝土柱试件连接，另一端通过信号线与静态信号分析系统的信号接收端连接；所述应变片粘贴于混凝土柱试件的表面，另一端通过信号线与静态信号分析系统的信号接收端连接；所述静态信号分析系统与计算机连接；

所述压力加载单元由材料试验机、控制器、液压油泵、力传感器以及活动铰支座组成，控制器的一端连接计算机，另一端通过液压油泵与材料试验机连接，所述力传感器安装于材料试验机的端部，材料试验机的上下加载钢板通过活动铰支座与加载钢板连接；

所述位移测试单元由位移计、磁性表座、钢杆组成；所述钢杆下部与地面固定连接，钢杆的上部安装有磁性表座，磁性表座的一端与位移计连接，位移计的一端通过信号线与混凝土柱试件的侧面连接，另一端通过钢丝与静态信号分析系统的信号接收端连接。

本发明进一步解决的技术方案是，所述混凝土柱试件通过螺栓与拆卸钢板连接，混凝土柱试件的两端的端面上设有螺栓孔。

本发明进一步解决的技术方案是，所述拆卸钢板由四块钢板组成，所述四块钢板两两对应；位于前后的钢板上设有与混凝土柱试件端面对齐的螺孔，通过穿螺栓杆进行拆卸钢板的固定；位于前后的钢板表面上还设有对应的长条形孔，位于左右的侧面钢板穿过所述长条形孔，与位于前后的钢板组成盒状结构；位于前后的干板上端设有孔道，所述加载钢板穿过所述孔道与拆卸钢板固定连接。

本发明进一步解决的技术方案是，所述加载钢板表面设有刻度，用于活动铰支座的对中；加载钢板的侧边设有若干工字型卡口，所述加载钢板穿过拆卸钢板上端的孔道时，所述工字型卡口中穿过对应的工字型钢卡条，用于加载钢板与拆卸钢板的固定连接。

本发明进一步解决的技术方案是，所述工字型卡口设有3个。

本发明进一步解决的技术方案是，所述磁性表座设有5个，沿钢端部从上至下竖直设置，所述位移计对应设有5个，位移计与混凝土柱试件的连接处设有l型钢片，所述l型钢片的竖直面与混凝土柱试件的侧面粘贴连接，l型钢片的水平面上设有圆孔，钢丝穿过所述圆孔与位移计的一端连接。

本发明进一步解决的技术方案是，所述钢杆下部浇注混凝土矩形试块，所述混凝土矩形试块预埋于地面中，用于所述钢杆的固定。

本发明还提出了一种可调节可拆卸式大偏心受压柱装置的测试方法，包括如下步骤：

步骤一、安装混凝土柱试件加载端：先将混凝土柱试件平放于地面上，将带有螺孔的拆卸钢板与混凝土柱试件两端的螺栓孔对齐并通过螺栓固定连接，然后取侧面钢板使其穿过已安装的钢板表面的长条形孔，将加载钢板穿过拆卸钢板端部的孔道，并在加载钢板的工字型卡口处安装工字形钢卡条；

步骤二、装配加载装置：先将力传感器安装在材料试验机端部，并在材料试验机的上下加载钢板的端面上安装活动铰支座，在上下活动铰支座之间安装步骤一加载好的混凝土柱试件，使活动铰支座与加载钢板的表面连接，活动铰支座通过加载钢板上的刻度进行对中；

步骤三、连接测试装置：先将钢杆和磁性表座安装在固定位置，然后将l型钢片的竖直面贴在混凝土柱试件的侧面，在l型钢片水平面的圆孔中穿过钢丝，钢丝另一端与位移计连接；再将应变片均匀粘贴于混凝土柱试件的侧面；最后将位移计、应变片和力传感器通过钢丝与静态信号分析系统连接，静态信号分析系统再与计算机连接；

步骤四、打开计算机对控制器进行制，控制器进一步控制材料试验机，使材料试验机对混凝土柱试件两端进行应力加载；静态信号分析系统记录加载过程中混凝土柱试件的挠度ω、混凝土柱试件表面混凝土的应变δε(t)以及相应位移和应变时混凝土柱试件所对应的荷载p(t)。

步骤五、将步骤四中测得的混凝土柱试件的挠度ω与弯矩挠度理论计算值进行对比，检测试验数据ω的真实可靠性。

本发明所述方法进一步解决的问题是，所述步骤五中，弯矩挠度理论计算值由弯矩挠度理论公式测得；式中，p(t)表示混凝土柱试件对应的荷载，e表示中心距，l表示混凝土柱试件的长度，e表示表示弹性模量，i表示截面惯性矩。

本发明的有益效果为：

本发明的一种可调节可拆卸式大偏心受压柱测试装置及方法，在进行混凝土柱试件测试时候，不需要浇注牛腿加载端，通过在两端安装拆卸钢板和加载钢板，实现了牛腿加载端的固定效果，所述钢板可拆卸循环使用，且该装置既能用于加载试验室浇注养护的混凝土柱，也可以用于加载拆除工程中的构件柱，使得试验装置具备节能减排，节约成本的测试效益，所测试的试件来源于真实工况，因此试验数据可靠真实，适用范围广泛。

附图说明

图1是发明整体结构示意图。

图2是本发明所述混凝土柱试件结构示意图。

图3是本发明所述拆卸钢板结构示意图。

图4是本发明拆卸钢板安装示意正视图。

图5是本发明所述加载钢板结构示意图。

图6是本发明所述l型钢片结构示意图。

图中序号，图中序号，1-混凝土柱试件、2-拆卸钢板、3-加载钢板、4-应变片、5-静态信号分析系统、6-计算机、7-材料试验机、8-控制器、9-液压油泵、10-力传感器、11-活动铰支座、12-位移计、13-磁性表座、14-钢杆、15-螺栓孔、16-螺孔、17-长条形孔、18-孔道、19-工字型卡口、20-l型钢片、21-圆孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的发明内容作进一步地说明。

一种可调节可拆卸式大偏心受压柱测试装置，参见图1，所述装置包括混凝土柱试件1、拆卸钢板2、加载钢板3、压力加载单元、位移测试单元、应变片4、静态信号分析系统5以及计算机6；所述混凝土柱试件1位于压力加载单元的上下加载钢板之间，混凝土柱试件1两侧端部安装有拆卸钢板2，拆卸钢板2的另一端安装加载钢板3；所述位移测试单元通过钢丝与混凝土柱试件1连接，另一端通过信号线与静态信号分析系统5的信号接收端连接；所述应变片4粘贴于混凝土柱试件1的表面，另一端通过信号线与静态信号分析系统5的信号接收端连接；所述静态信号分析系统5与计算机6连接；

所述压力加载单元由材料试验机7、控制器8、液压油泵9、力传感器10以及活动铰支座11组成，控制器8的一端连接计算机6，另一端通过液压油泵9与材料试验机7连接，所述力传感器10安装于材料试验机7的端部，材料试验机7的上下加载钢板通过活动铰支座11与加载钢板3连接；

所述位移测试单元由位移计12、磁性表座13、钢杆14组成；所述钢杆14下部与地面固定连接，钢杆14的上部安装有磁性表座13，磁性表座13的一端与位移计12连接，位移计12的一端通过钢丝与混凝土柱试件1的侧面连接，另一端通过信号线与静态信号分析系统5的信号接收端连接。

本实施例中，参见图2，所述混凝土柱试件1通过螺栓与拆卸钢板2连接，混凝土柱试件的两端的端面上设有螺栓孔15。

本实施例中，参见图3-4，所述拆卸钢板2由四块钢板组成，所述四块钢板两两对应；位于前后的钢板上设有与混凝土柱试件1端面对齐的螺孔16，通过穿螺栓杆进行拆卸钢板2的固定；位于前后的钢板表面上还设有对应的长条形孔17，位于左右的侧面钢板穿过所述长条形孔17，与位于前后的钢板组成盒状结构；位于前后的干板上端设有孔道18，所述加载钢板3穿过所述孔道18与拆卸钢板2固定连接。

本实施例中，所述加载钢板3表面设有刻度，用于活动铰支座11的对中；加载钢板3的侧边设有若干工字型卡口19，所述加载钢板3穿过拆卸钢板2上端的孔道18时，所述工字型卡口19中穿过对应的工字型钢卡条，用于加载钢板3与拆卸钢板2的固定连接。

本实施例中，参见图5，所述工字型卡口19设有3个。

本实施例中，参见图6，所述磁性表座13设有5个，沿钢杆14端部从上至下竖直设置，所述位移计12对应设有5个，位移计12与混凝土柱试件1的连接处设有l型钢片20，所述l型钢片20的竖直面与混凝土柱试件的侧面粘贴连接，l型钢片20的水平面上设有圆孔21，钢丝穿过所述圆孔21与位移计12的一端连接。

本实施例中，所述钢杆14下部浇注混凝土矩形试块，所述混凝土矩形试块预埋于地面中，用于所述钢杆14的固定。

利用上述装置进行测试的方法如下：取4根截面尺寸为200mm×200mm的混凝土柱试件进行测试。

步骤一、先将混凝土柱试件平放于地面上，将带有螺孔的拆卸钢板与混凝土柱试件两端的螺栓孔对齐并通过螺栓固定连接，然后取侧面钢板使其穿过已安装的钢板表面的长条形孔，将加载钢板穿过拆卸钢板端部的孔道，并在加载钢板的工字型卡口处安装工字形钢卡条；

步骤二、将力传感器安装在材料试验机端部，并在材料试验机的上下加载钢板的端面上安装活动铰支座，在上下活动铰支座之间安装步骤一加载好的混凝土柱试件，使活动铰支座与加载钢板的表面连接，活动铰支座通过加载钢板上的刻度进行对中；

步骤三、将钢杆和磁性表座安装在固定位置，钢杆底部浇注混凝土矩形试块并预埋于地面中；然后将l型钢片的竖直面贴在混凝土柱试件的侧面，在l型钢片水平面的圆孔中穿过钢丝，钢丝另一端与位移计连接；再将应变片均匀粘贴于混凝土柱试件的侧面；最后将位移计、应变片和力传感器通过信号线与静态信号分析系统连接，静态信号分析系统再与计算机连接；

步骤四、打开计算机对控制器进行制，控制器进一步控制材料试验机，使材料试验机对混凝土柱试件两端进行应力加载；静态信号分析系统记录加载过程中混凝土柱试件的挠度ω、混凝土柱试件表面混凝土的应变δε(t)以及相应位移和应变时混凝土柱试件所对应的荷载p(t)；

步骤五、将步骤四中测得的混凝土柱试件的挠度ω与弯矩挠度理论计算值进行对比，检测试验数据ω的真实可靠性；所述弯矩挠度理论计算值由弯矩挠度理论公式测得；式中，p(t)表示混凝土柱试件对应的荷载，e表示中心距，l表示混凝土柱试件的长度，e表示表示弹性模量，i表示截面惯性矩；具体数据见表1。

表1

由上述数据可知，由本装置测得的试验值和理论值误差小于5％，因此利用本发明装置所测得的数据真实可靠。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。