井筒混凝土温度应力试验机的制作方法

1.本实用新型涉及温度应力试验领域，具体地涉及一种井筒混凝土温度应力试验机。


背景技术：

2.混凝土开裂问题一直是难以解决的问题，混凝土结构物由于开裂的发生而导致内部钢筋锈蚀也大大影响其耐久性。如果要实现钢筋混凝土结构物可以耐久使用，必须要克服开裂问题。在实际工程中，现有技术难以有把握避免混凝土开裂的发生，这是由混凝土固有的材料特性决定的。从提高混凝土抗裂性能的角度去避免开裂，需要从控制拉应力入手。与提高抗拉强度相比，控制拉应力会相对容易一些。
3.决定拉应力大小的因素之一是变形，通常混凝土变形种类有温度变形、自身收缩、干燥收缩，在添加膨胀剂的情况下还有膨胀收缩。对于温度应力试验的研究方法通常包括以下三种：
4.（1）约束应力测量：当试件的变形（膨胀或者收缩）达到一定的限定值（5-10μm），计算机将会控制伺服电机强制试件发生位移，使其变形值保持在0左右，电机停止运行。
5.（2）自由变形测量：当试件上的约束应力（拉应力或者压应力）达到一定的限定值
±
0.01mpa，计算机将会控制伺服电机强制调整试件变形，使其应力值保持在0左右，电机停止运行。
6.（3）弹性模量测量：在较短的时间里对混凝土施加一定大小的荷载，测量出在此过程中试件发生的变形。
7.在现有技术中，由于位移检测组件安装在框架上，导致框架的变形量被计算在试验结果中，影响数据的准确度。另外，试件与框架之间是接触的，在试件发生变形时，试件与框架之间产生的摩擦力也会影响试验数据的准确性。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是提供一种井筒混凝土温度应力试验机，以解决现有技术中，位移传感器的安装位置和试件的布置方式对试验数据的影响。
9.为了实现上述目的，本实用新型提供一种井筒混凝土温度应力试验机，包括顶部设有开口且内部设有容纳空间的框架、用于支撑试件并与所述框架滑动连接的支撑座、相对设置的活动端和固定端、用于驱动所述活动端朝向或远离所述固定端移动的驱动部、设置在试件上或活动端和固定端上，用于获取试件的变化量的位移检测组件以及用于获取因试件膨胀或收缩产生的力的力传感器。
10.通过上述技术方案，基于位移检测组件是设置在试件上或活动端和固定端上的，在检测数据时，框架产生的变形数据不会被计算在试件产生变形的范围内。基于支撑座以及支撑座与框架是滑动连接的，大大减小了试件与框架之间的摩擦力，试验数据的准确度得到提高。
11.进一步地，所述位移检测组件包括设置在所述固定端上的第一固定板、设置在所述活动端上并与所述第一固定板相对设置的第二固定板、一端连接于所述第二固定板，另一端延伸至靠近所述第一固定板的连接板以及位移传感器；
12.其中，所述位移传感器设置在所述连接板与所述第二固定板连接的另一端，并抵触在所述第一固定板朝向所述第二固定板的一侧端面上。
13.进一步地，所述位移检测组件包括设置在所述试件的一端上的第一固定板、与所述第一固定板相对设置且位于所述试件的另一端的第二固定板、一端连接于所述第二固定板，另一端延伸至靠近所述第一固定板的连接板以及位移传感器；
14.其中，所述位移传感器设置在所述连接板与所述第二固定板连接的另一端，并抵触在所述第一固定板朝向所述第二固定板的一侧端面上。
15.进一步地，所述位移传感器为lvdt位移传感器。
16.进一步地，所述力传感器为轮辐式拉压力传感器。
17.进一步地，所述框架的底部上端面设置有滑动轨道，所述支撑座与所述滑动轨道在所述驱动部的驱动方向上滑动连接。
18.进一步地，所述驱动部包括滚珠丝杠、减速器、伺服电机以及丝杠螺母；所述减速器的输出端与所述滚珠丝杠通过联轴器连接；所述伺服电机与所述减速器的输入端直连；所述丝杠螺母套设在所述滚珠丝杠上，与所述活动端固定连接。
19.进一步地，所述丝杠螺母外套设有套筒，所述力传感器固定设置在所述套筒朝向所述活动端的一端；所述活动端与所述力传感器同轴设置。
20.进一步地，所述井筒混凝土温度应力试验机还包括控制器；所述力传感器、所述位移传感器均与所述控制器电连接。
21.进一步地，所述试件包括模型和包裹在模型外并与所述模型可拆卸连接的模具；在所述模具和模型之间布置有用于调节所述模型的温度水路管道。
22.本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
23.图1是本实用新型温度应力试验机一种实施方式的结构示意图；
24.图2是图1的a部放大图；
25.图3是驱动部的部分结构示意图；
26.图4是图1中的b部放大图。
具体实施方式
27.以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
28.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指在装配使用状态下的方位。“内、外”指相对于各部件本身轮廓的内、外。
29.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包
括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.本实用新型提供一种井筒混凝土温度应力试验机，如图1和图2所示，该试验机包括框架10、支撑座20、活动端31、固定端38、位移检测组件以及力传感器。其中，框架10形成为上方具有开口，内部具有容纳空间的框体结构。具体包括底板、垂直设置在底板两端的竖板以及连接两个竖板的横杆。
31.支撑座20是用来承载试件100的，将试件100架空，以抵消试件100受到的重力。同时，支撑座20与框架10的底部是滑动连接的。这样的设置可以减小试件100与框架10底部之间的摩擦力，尽可能降低试验数据的误差。
[0032]“支撑座20以及支撑座20与框架10底部滑动设置”是本实用新型的创新之一。在现有技术中，试件100是直接放置在地面上或者框架底部上端面的。现有技术这样设置缺点在于：试件100与地面或者框架之间的摩擦力在一定程度上阻碍了试件100的实际变形程度，增加了试件100因变形产生的拉应力，导致试验获得的数据存在较大的偏差。而在本实用新型的技术方案中，由于试件100受到支撑座的支撑，同时支撑座20与框架10是滑动连接的，这样会大大减小试件100在变形过程中，试件100与地面或框架之间产生的摩擦力对试验数据的影响，降低数据误差。于此同时，基于支撑座20的设置，试件100受到的重力被抵消，也就是说，力传感器将只受到横向（轴向）上的拉应力，试件100在竖直方向上受到的重力对力传感器在横向上受到的压力的干扰被消除。
[0033]
活动端31和固定端38两者相对设置。其中，固定端38与所述框架10固定连接。活动端31与驱动部30的伸缩端固定连接，驱动部30用于驱动所述活动端31朝向或远离所述固定端移动。在实际试验中，试件100的两端分别与活动端31和固定端38固定连接。固定连接的方式可通过夹具或者紧固件（例如螺栓和法兰）实现。在试验结束之后，通过松开夹具或接触紧固件，将试件100取下。
[0034]
位移检测组件设置在试件100上或活动端31和固定端38上，用于获取试件的变形量。位移检测组件的设置方式也是本实用新型相对于现有技术的创新之一。在现有技术中，位移检测组件是设置在框架上的。这样的设置方式会将框架的变形量和试件的变形量混为一谈。也就是说，位移检测组件获取的位移量同时包括了框架的变形量和试件的变形量。这样的试验数据是不准确的。而将位移检测组件设置在试件或活动端31和固定端38上时，位移检测组件获得的变形量仅仅是试件100本身的变形量，这样的数据结果会更加准确。
[0035]
力传感器用于获取所述活动端因试件100膨胀或收缩产生的力。在一种可选的具体实施方式中，力传感器选用轮辐式拉压力传感器。其量程为300kn，直线度0.03%fs。
[0036]
通过上述技术方案，基于位移检测组件是设置在试件100上或活动端31和固定端38上的，在检测数据时，框架产生的变形数据不会被计算在试件100的变形范围内。基于支撑座20以及支撑座20与框架10是滑动连接的，大大减小了试件100与框架10或地面之间的摩擦力，大大降低了该摩擦力对试验数据的影响，试验数据的准确度得到明显提高。
[0037]
在一种可选的具体实施方式中，位移检测组件包括第一固定板41、第二固定板42、连接板43以及位移传感器44。第一固定板41设置在固定端38上。第二固定板42设置在活动端31上并与第一固定板41相对设置。连接板43的一端连接于第二固定板42，另一端延伸至
靠近第一固定板41。位移传感器44设置在连接板43与第二固定板42连接的另一端并抵触在第一固定板41朝向第二固定板42的一侧端面上。优选地，位移传感器44选用lvdt位移传感器，其测量范围在
±
500μm，精度在0.1-0.5μm。
[0038]
在另一种可选的具体实施方式中，所述位移检测组件包括第一固定板41、第二固定板42、连接板43以及位移传感器44。第一固定板41设置在试件100的一端上。第二固定板42与第一固定板41相对设置，且位于所述试件100的另一端。连接板43的一端连接于第二固定板42，另一端延伸至靠近所述第一固定板41。位移传感器44设置在连接板43与第二固定板42连接的另一端并抵触在第一固定板41朝向第二固定板42的一侧端面上。优选地，位移传感器44选用lvdt位移传感器，其测量范围在
±
500μm，精度在0.1-0.5μm。
[0039]
需要说明的是，在上述两个具体实施方式中，所谓“位移传感器44设置在连接板43与第二固定板42连接的另一端并抵触在第一固定板41朝向第二固定板42的一侧端面上”具体是说，lvdt位移传感器的头部抵触在第二固定板42的一侧端面上，并具有一定的压缩量。当试件100膨胀时，第一固定板41和第二固定板42之间的距离变大，lvdt位移传感器的压缩量变小，但lvdt位移传感器不会离开第二固定板42，而是仍然保持抵触在第二固定板42上。lvdt位移传感器前后的压缩量之差，就是试件100在轴向上的变形量。
[0040]
如图1所示，前述中，试件100与框架10滑动连接可以通过下述技术方案实现：框架10的底部上端面设置有滑动轨道50，支撑座20与滑动轨道50在驱动部30的驱动方向上滑动连接。
[0041]
在一种可选的具体实施方式中，驱动部30包括滚珠丝杠36、减速器、伺服电机以及丝杠螺母35。减速器的输出端与滚珠丝杠36通过联轴器连接。伺服电机与减速器输入端直连，用于驱动滚珠丝杠36转动。伺服电机的加载速度为0.01-20mm/min。丝杠螺母35套设在所述滚珠丝杠36上，与活动端31固定连接。通过伺服电机驱动滚珠丝杠36转动，从而驱动丝杠螺母35沿着滚珠丝杠36的长度方向来回移动，以使得活动端31能够靠近或远离固定端38。
[0042]
如图3所示，丝杠螺母套外设有套筒32，力传感器33固定设置在套筒32朝向活动端31的一端。活动端31与力传感器33同轴设置。套筒32通过紧固件34（例如螺丝）与丝杠螺母35连接。如图4所示，活动端31和力传感器33之间可通过一个连接器37进行可拆卸连接。更具体地，在活动端31朝向力传感器33的一端中心设置固定法兰，连接器的一端与法兰固定连接，另一端与力传感器33固定连接。通过这样的设置，可以保证保证滚珠丝杠36的受力沿着其轴向，提高试验数据的准确度。在一种可选的具体实施方式中，所述连接器采用气缸连接器。
[0043]
此外，所述井筒混凝土温度应力试验机还包括控制器；所述力传感器、所述位移传感器44均与所述控制器电连接。
[0044]
所述试件100包括模型和包裹在模型外并与所述模型可拆卸连接的模具；在所述模具和模型之间布置有用于调节所述模型的温度水路管道。基于水路管道的设置，可以实现人为控制试件100的温度，为试验提供更丰富试验数据。
[0045]
在实际使用中，将试件100的两端分别与活动端31和固定端38固定。利用支撑座20支撑试件100，以抵消试件100自身受到的重力，保证试件100和丝杠的受力都是沿轴向的，同时力传感器获得的压力数据也是轴向的力。通过这样的配置方式，可以使得试验数据更
加准确。
[0046]
支撑座20通过滑动轨道50与框架10底部滑动连接。将位移检测组件安装在试件100或活动端31和固定端38上，以获取试件100膨胀量或收缩量。利用力传感器获取试件100因膨胀或收缩产生的力。
[0047]
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0048]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0049]
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。