适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置及试验方法

本发明涉及土木工程受力构件力学性能试验领域，具体涉及一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置及试验方法。

背景技术：

1、高寒地区混凝土结构服役环境恶劣，其在持续受弯与恶劣环境耦合作用下的耐久性问题十分突出。故建立寒冷地区混凝土受弯构件在多因素耦合作用下的耐久性退化模型及混凝土结构使用寿命的预测变得尤为重要。目前，很多关于混凝土结构耐久性的研究停留在单一的环境影响下，但实际工程中混凝土的劣化失效通常是多重破坏因素耦合作用的结果，根据单一环境因素作用研究分析混凝土耐久性问题难以准确反应工程实际。因此，建立一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置及试验方法，对未来研究冻融循环与荷载作用的耦合效应有重要意义。

2、目前，在研究混凝土受弯构件在环境因素耦合作用下的耐久性问题方面，有的仅仅采用单一的拉杆与螺母加载的方式来实现，但是这种持续加载的方法无法精确控制加载荷载的大小；有的仅仅考虑了持续加载装置，无法与现有的冻融装置进行配套试验。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在无法精确施加持久抗弯荷载，以及无法与现有的冻融装置进行配套试验缺点，本发明提供一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置及试验方法，可以模拟实际工程中受弯、盐溶液侵蚀、干湿循环或冻融循环耦合作用下混凝土构件的实际工况，为建立寒冷地区混凝土受弯构件在多因素耦合作用下的耐久性退化模型，及对其进行使用寿命预测提供了更有工程参考价值的实验室数据支持。

2、一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置，包括压力加载装置、混凝土持荷装置、传感器组件与试件盒；混凝土试件与传感器组件安装在混凝土持荷装置内，混凝土持荷装置安装在压力加载装置里，试件盒用于盛装混凝土持荷装置和腐蚀溶液；

3、混凝土持荷装置包括八个螺帽、六根滚轴、四根拉杆、两个凝土试件；混凝土持荷装置设有上、下夹板，上、下夹板具有凹槽；

4、压力加载装置包括螺丝压力杆、旋转轴承、应变片、垫块、底板带凹槽的荷载加载箱和应变片传感器；

5、传感器组件包括压力传感器、固定螺丝、传感器支架和支座固定底座；

6、四根滚轴分别固定于上、下夹板的凹槽之上，混凝土试件放置于滚轴之上，两个凝土试件间通过两根滚轴隔开，上、下夹板通过四根拉杆和八个螺帽连接，并将两个混凝土试件夹持；压力传感器通过固定螺丝固定在传感器支架上，传感器支架下方设置有支座固定底座，通过螺丝将整个传感器组件固定在混凝土持荷装置的上、下夹板之间；螺丝压力杆与旋转轴承加装在荷载加载箱的顶板上，应变片贴在旋转轴承上，并通过导线与应变片传感器相连，荷载加载箱的底板具有凹槽和加装有垫块，便于固定混凝土持荷装置，避免加载时混凝土持荷装置下部的拉杆与荷载加载箱的底部接触；混凝土持荷装置的上、下夹板与垫块和旋转轴承接触的部位预留凹槽，利于更好的固定混凝土持荷装置及荷载的加载。

7、进一步，所述的混凝土持荷装置的上、下夹板、拉杆、螺帽、滚轴皆为不锈钢材质，降低因腐蚀干扰试验结果。

8、进一步，所述的混凝土持荷装置的上、下夹板与滚轴接触部位所预留的凹槽与滚轴、凝土试件底面尺寸、形状相同；混凝土持荷装置的上、下夹板与垫块和旋转轴承接触的部位所预留的凹槽与垫块和旋转轴承底面尺寸、形状相同。

9、进一步，所述应变片和压力传感器用于测量压力加载装置施加给混凝土持荷装置的压力大小。

10、进一步，所述的混凝土持荷装置的上、下夹板与垫块和旋转轴承接触部位的面积尽可能大，减小偏载所带来的影响。

11、进一步，所述的应变片在实验前进行热处理，从而降低温度对其的影响。

12、一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验方法：

13、该方法采用上述的适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置，按四点弯曲试验规范在持荷装置的上、下夹板预留凹槽，并在混凝土试件的相应受力处画上记号，使混凝土持荷装置的上、下夹板上的滚轴与混凝土试件上相应记号处相互接触，两个凝土试件间的滚轴也与凝土试件上相应记号处相互接触；将传感器支架底部金属板四个角上的圆孔与混凝土持荷装置的下夹板表面的四个螺孔对齐，拧上螺丝将两者固定，压力传感器非触头的一边插入传感器支架上表面的贯通的孔道，另一边与混凝土持荷装置的上夹板接触，再通过螺帽固定上、下夹板间的拉杆使得混凝土试件被夹持，将夹持有混凝土试件的混凝土持荷装置整体放入压力加载装置内，转动螺丝拉杆，通过应变片传感器将混凝土持荷装置加载到设计值，然后固定混凝土持荷装置的拉杆并卸掉压力加载装置的压力，再重新用压力加载装置加载达到设计值以后拧紧螺帽卸掉压力加载装置的压力，重复上述过程直到卸掉压力后压力传感器读数不再发生变化，然后整体移出压力加载装置，取下传感器组件；最后整体移到室外进行暴露试验；或者放入对应的试件盒中，再全部放入快速冻融循环试验机内进行快速冻融循环试验；也可以在试件盒中加入相应的盐溶液，再全部放入冻融循环试验机内进行盐冻融循环试验；进行暴露试验时，设定暴露时间间隔，每经过一个暴露时间间隔后混凝土持荷装置重复一次卸载和加载混凝土试件的过程。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果：

15、1、本发明结构简单、操作方便、制作成本低，提供了一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置及实验方法，通过四点加载法可以实现对混凝土试件施加稳定、精确且持续的荷载，被持荷装置夹持的受弯试件可以用于模拟实际工程中混凝土构件受弯、盐溶液侵蚀、干湿循环或冻融循环耦合作用下的实际工况，从而使实验室测得的数据更具有工程参考价值。

16、2、加载完成后，持荷装置夹持的试件可以装入试件盒中放入冻融循环试验机内进行冻融循环试验，能与现有的冻融循环装置进行配套试验。

17、3、能对试件提供一个受弯与多因数耦合作用的实验环境。

18、4、将两个试件串在一起进行试验，降低实验误差。

19、5、由于拉杆直径与夹板厚度可以适当增大，故持荷装置极限承受力可在一定程度上增大，从而能适用有更高强度的试件。

20、6、持荷装置加载时由压力加载装置的应变片和应力传感器同时控制和矫正，增加了加载精度，且定期更换的应变片和压力传感器可对应多个持荷装置，以便于定期调整持荷装置，防止拉杆应力松弛，且避免了压力加载装置和压力传感器受有害物质侵蚀，从而提高了装备使用效率，降低了成本。

技术特征：

1.一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置，其特征在于：包括压力加载装置（1）、混凝土持荷装置（2）、传感器组件（3）与试件盒（4）；混凝土试件与传感器组件安装在混凝土持荷装置（2）内，混凝土持荷装置（2）安装在压力加载装置（1）里，试件盒（4）用于盛装混凝土持荷装置（2）和腐蚀溶液；

2.根据权利要求1所述的一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置，其特征在于：所述的混凝土持荷装置（2）的上、下夹板（9），拉杆（7），螺帽（5），滚轴（6）皆为不锈钢材质。

3.根据权利要求1所述的一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置，其特征在于：所述的混凝土持荷装置（2）的上、下夹板（9）与滚轴（6）接触部位所预留的凹槽与滚轴（6）、凝土试件（8）底面尺寸、形状相同。

4.根据权利要求1所述的一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置，其特征在于：所述的混凝土持荷装置（2）的上、下夹板（9）与垫块（13）和旋转轴承（11）接触的部位所预留的凹槽与垫块（13）和旋转轴承（11）底面尺寸、形状相同。

5.根据权利要求1所述的一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置，其特征在于：所述应变片（12）和压力传感器（16）用于测量压力加载装置（1）施加给混凝土持荷装置（2）的压力大小。

6.根据权利要求1所述的一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置，其特征在于：所述的混凝土持荷装置（2）的上、下夹板（9）与垫块（13）和旋转轴承（11）接触部位的面积尽可能大，减小偏载所带来的影响。

7.据权利要求1所述的一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置，其特征在于：所述的应变片（12）在实验前进行热处理，从而降低温度对其的影响。

8.权利要求1所述的一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置的试验方法，其特征在于：该方法是：

技术总结
一种适用于抗弯荷载与多因素耦合作用下混凝土试验加载装置及试验方法，包括压力加载装置、混凝土持荷装置、传感器组件与试件盒，混凝土试件与传感器组件安装在混凝土持荷装置内，混凝土持荷装置安装在压力加载装置里；试件盒用于盛装混凝土持荷装置和腐蚀溶液；本发明结构简单、操作方便、制作成本低，可以模拟实际工程中混凝土构件受弯、盐溶液侵蚀、干湿循环或冻融循环耦合作用下的实际工况，为建立寒冷地区混凝土受弯构件在多因素耦合作用下的耐久性退化模型，及对其进行使用寿命预测提供了更有工程参考价值的实验室数据支持。

技术研发人员：宫亚峰,李发扬,毕海鹏,张禹维,马桂荣,宋加祥,吴树正
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13