一种预应力混凝土板梁大挠度破坏试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种预应力混凝土板梁大挠度破坏试验装置。其中加载装置包括加载框架、液压千斤顶、精密测力传感器、试验力分配横梁、支座、试验临时墩和反力槽道；预应力混凝土试验梁跨径的三分之一处对称设置两对加载框架；大量程应变测量装置包括铜管套筒、顶杆、千分表、顶块、锁紧螺帽、底座螺杆和塑料底座；塑料底座粘贴在预应力混凝土试验梁的表面；事先做好标距，两塑料底座中心间的距离在30cm以上；试验加载测试分线性和非线性两个阶段，并分别采用不同的测试仪器和方法。本实用新型为跨径在20m以上的预应力混凝土板梁的破坏试验提供了一种有效的装置，能在有限的油缸行程下达到板梁的极限荷载，并准确测量各非线性行为参数。
【专利说明】一种预应力混凝土板梁大挠度破坏试验装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于土木工程领域，具体涉及一种预应力混凝土板梁大挠度破坏试验 装直。
【背景技术】
[0002] 通过混凝土板梁的破坏试验，能够判定构件的使用状况和实际承载能力。目前已 有的混凝土梁加载装置均适用于小变形构件，使用一套油路加分配梁或两套油路进行三分 点加载，其油缸最大行程一般只有20cm，挠度位移计（传感器）测试量程只有5cm。对一些 跨径在20m以上的预应力混凝土板梁，其破坏时的最大挠度可达50cm左右，三分点加载处 挠度明显超过油缸的最大行程，常规挠度位移计（传感器）等参数测试方法也不再适用。
[0003] 现有的试验装置无法满足大挠度破坏试验的要求，无法对20m以上的预应力混凝 土板梁的使用性能和极限承载能力进行试验。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种预应力混凝土板梁大挠度破 坏试验装置。本实用新型为跨径在20m以上的预应力混凝土板梁的破坏试验提供了一种有 效的加载装置，并保证非线性参数的准确测试。
[0005] -种预应力混凝土板梁大挠度破坏试验装置，包括加载装置、大量程应变测量装 置；加载装置包括加载框架、液压千斤顶、精密测力传感器、试验力分配横梁、支座、试验临 时墩和反力槽道；大量程应变测量装置包括铜管套筒、顶杆、千分表、顶块、锁紧螺帽、底座 螺杆和塑料底座；在预应力混凝土试验梁下设置两个试验临时墩；预应力混凝土试验梁与 试验临时墩之间通过支座相连接；在预应力混凝土试验梁跨径的三分之一处对称设置两对 加载框架，加载框架包括加载框架立柱、加载框架横梁，加载框架横梁设置在两个加载框架 立柱之间，使得加载框架呈Η型；加载框架立柱的底部与反力槽道相固定；
[0006] 预应力混凝土试验梁上设置有试验力分配横梁，试验力分配横梁上设置有液压千 斤顶，在试验力分配横梁和液压千斤顶之间设置有精密测力传感器；液压千斤顶通过精密 测力传感器和试验力分配横梁将力传递到预应力混凝土试验梁上；液压千斤顶固定在加载 框架横梁的下表面；
[0007] 所述的大量程应变测量装置包括铜管套筒、顶杆、千分表、顶块、锁紧螺帽、底座螺 杆和塑料底座；顶杆上的顶块与千分表接触；顶杆和千分表均穿过一个铜管套筒，用铜管 套筒上方的锁紧螺帽固定；塑料底座与铜管套筒通过底座螺杆相固定，塑料底座粘贴在预 应力混凝土试验梁的表面；事先做好标距，两塑料底座中心间的距离在30cm以上。
[0008] 试验加载分为线性阶段和非线性阶段；
[0009] 线性阶段：加载至预应力混凝土试验梁开裂荷载；线性阶段的挠度较小，用5cm量 程的数码位移传感器记录，在预应力混凝土试验梁的跨中截面、四分点截面和梁端截面分 别布置数码位移传感器，且每个截面两侧同时布置有数码位移传感器，梁端截面的数码位 移传感器用于记录支座沉降位移；混凝土应变测点采用数码应变传感器，布置在预应力混 凝土试验梁的跨中截面、四分点截面和梁端截面的混凝土表面；
[0010] 非线性阶段：加载至预应力混凝土试验梁从开始出现开裂到预应力混凝土试验梁 破坏；预应力混凝土试验梁的应变为平均应变，挠度呈大挠度和几何非线性趋势；在预应 力混凝土试验梁跨中底板纵向钢筋处凿开，并将钢筋应变片粘贴在钢筋表面；将预应力混 凝土试验梁跨中截面的数码应变传感器用大量程应变测量装置替代；使用裂缝观测仪观测 裂缝宽度，若裂缝宽度超过裂缝观测仪量程，则先用薄铝片在裂缝两侧做好标距，并使用游 标卡尺量测；使用拉线式位移计测量预应力混凝土试验梁1跨中和四分点的挠度；
[0011] 当液压千斤顶的油缸达到最大行程时，同时只保持两个内侧液压千斤顶受力而使 预应力混凝土试验梁挠度保持不变，然后使两个外侧液压千斤顶、油缸上升，在试验力分配 横梁上垫上平整钢板，以增加油缸行程；同理，再仅保持两个外侧液压千斤顶受力而维持预 应力混凝土试验梁挠度不变，使两个内侧液压千斤顶油缸上升，在试验力分配横梁上垫上 平整钢板；慢慢将各液压千斤顶荷载调整到原油缸最大行程时荷载，并继续加载直至结构 破坏。
[0012] 本实用新型的有益效果如下：
[0013] 本实用新型能够实现跨径在20m以上混凝土板梁的大挠度破坏试验的加载和非 线性行为参数的测试，在有限的油缸行程下达到板梁的极限荷载，保证试验的进行，并准确 测量构件非线性行为参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型的加载装置立面图；
[0015] 图2为本实用新型的加载装置平面图；
[0016] 图3为本实用新型的加载装置侧视图；
[0017] 图4为大量程应变量测装置示意图；
[0018] 图5为预应力混凝土试验梁跨中截面混凝土应变和钢筋应变测点示意图。
[0019] 图中，预应力混凝土试验梁1、加载框架2、液压千斤顶3、精密测力传感器4、试验 力分配横梁5、加载框架立柱6、加载框架横梁7、支座8、试验临时墩9、反力槽道10、铜管套 筒11、顶杆12、千分表13、顶块14、锁紧螺帽15、底座螺杆16、塑料底座17、混凝土应变测点 18、挠度测点19、钢筋应变测点20。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0021] 如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种预应力混凝土板梁大挠度破坏试验装置，包 括加载单元、测试单元；加载单元包括加载框架2、液压千斤顶3、精密测力传感器4、试验力 分配横梁5、支座8、试验临时墩9和反力槽道10;大量程应变测量装置包括铜管套筒11、顶 杆12、千分表13、顶块14、锁紧螺帽15、底座螺杆16和塑料底座17 ;在预应力混凝土试验 梁1下设置两个试验临时墩9 ;预应力混凝土试验梁1与试验临时墩9之间通过支座相连 接；在预应力混凝土试验梁1跨径的三分之一处对称设置两对加载框架2,加载框架2包括 加载框架立柱6、加载框架横梁7,加载框架横梁7设置在两个加载框架立柱6之间，使得加 载框架2呈Η型；加载框架立柱6的底部与反力槽道10相固定；
[0022] 预应力混凝土试验梁1上设置有试验力分配横梁5,试验力分配横梁5上设置有液 压千斤顶3,在试验力分配横梁5和液压千斤顶3之间设置有精密测力传感器4 ;液压千斤 顶3通过精密测力传感器4和试验力分配横梁5将力传递到预应力混凝土试验梁1上；液 压千斤顶3固定在加载框架横梁7的下表面。
[0023] 所述的大量程应变测量装置包括铜管夹头11、顶杆12和千分表13,顶杆12和千 分表13均通过一个铜管夹头11固定在预应力混凝土试验梁1跨中截面。
[0024] -种预应力混凝土板梁大挠度破坏试验装置，具体实施步骤如下：
[0025] 步骤（1).预制试验临时墩9,并将支座8安装在试验临时墩9上。
[0026] 步骤（2).安装加载框架2,将两对加载框架2安装在预应力混凝土试验梁1跨径 的三分之一处；加载框架2包括加载框架立柱6、加载框架横梁7,加载框架横梁7设置在两 个加载框架立柱6之间，使得加载框架2呈Η型；加载框架立柱6的底部与反力槽道10相 固定；预应力混凝土试验梁1上设置有试验力分配横梁5,试验力分配横梁5上设置有液压 千斤顶3,在试验力分配横梁5和液压千斤顶3之间设置有精密测力传感器4 ;液压千斤顶 3通过精密测力传感器4和试验力分配横梁5将力传递到预应力混凝土试验梁1上；液压 千斤顶3固定在加载框架横梁7的下表面。
[0027] 所述的液压千斤顶3与加载控制模块相连接，加载控制模块用于控制液压千斤顶 3的加载和升降，并保证同步加载。所述的加载控制模块包括油泵、管路和计算机控制系统， 计算机控制系统控制油泵供油，油泵通过管路与液压千斤顶3相连接。
[0028] 所述的加载框架2中的加载框架立柱6、加载框架横梁7通过加固三角支架连接， 具体的采用Q235B钢板焊接而成；
[0029] 步骤（3).在预应力混凝土试验梁1上布置混凝土应变测点18、钢筋应变测点20 和挠度测点19,并在各个测点上设置传感器，传感器将各个测点采集到的数据发送到计算 机测试分析系统上；
[0030] 所述的混凝土应变测点18在预应力混凝土试验梁1上有30个采集点；钢筋应变 测点20在预应力混凝土试验梁1上有2个采集点；挠度测点19在预应力混凝土试验梁1 上有10个采集点；
[0031] 所述的计算机测试分析系统包括RS-QL06E系列桥梁及结构应力检测系统和 DH3815N静态应力应变测试分析系统；RS-QL06E系列桥梁及结构应力检测系统采集混凝土 应变测点18和挠度测点19数据，DH3815N静态应力应变测试分析系统采集钢筋应变测点 20数据。
[0032] 步骤（4).试验加载分为线性阶段和非线性阶段。
[0033] 4-1.线性阶段：加载至预应力混凝土试验梁1开裂荷载；线性阶段的挠度较小，用 5cm量程的数码位移传感器记录，在预应力混凝土试验梁1的跨中截面、四分点截面和梁 端截面分别布置数码位移传感器，且每个截面两侧同时布置有数码位移传感器，梁端截面 的数码位移传感器用于记录支座沉降位移；混凝土应变测点18采用数码应变传感器，布置 在预应力混凝土试验梁1的跨中截面、四分点截面和梁端截面的混凝土表面。
[0034] 4-2.非线性阶段：加载至预应力混凝土试验梁1从开始出现开裂到预应力混凝土 试验梁1破坏；预应力混凝土试验梁1的应变为平均应变，挠度呈大挠度和几何非线性趋 势；在预应力混凝土试验梁1跨中底板纵向钢筋处凿开，并将钢筋应变片粘贴在钢筋表面。 将预应力混凝土试验梁1跨中截面的数码应变传感器用大量程应变测量装置替代；大量程 应变测量装置包括铜管套筒、顶杆、千分表、顶块、锁紧螺帽、底座螺杆和塑料底座；顶杆上 的顶块与千分表接触；顶杆和千分表均穿过一个铜管套筒，用铜管套筒上方的锁紧螺帽固 定；塑料底座与铜管套筒通过底座螺杆相固定，塑料底座粘贴在预应力混凝土试验梁的表 面；事先做好标距，两塑料底座中心间的距离在30cm以上。使用裂缝观测仪观测裂缝宽度， 若裂缝宽度超过裂缝观测仪量程，则先用薄铝片在裂缝两侧做好标距，并使用游标卡尺量 测；使用拉线式位移计测量预应力混凝土试验梁1跨中和四分点的挠度。
[0035] 步骤（5).当液压千斤顶3的油缸达到最大行程时，如图2所示，同时只保持液压 千斤顶32和34受力而使预应力混凝土试验梁1挠度保持不变，然后使液压千斤顶31和33 油缸上升，在试验力分配横梁5上垫上平整钢板，以增加油缸行程。同理，再仅保持液压千 斤顶31和33受力而维持预应力混凝土试验梁1挠度不变，使液压千斤顶32和34油缸上 升，在试验力分配横梁5上垫上平整钢板；慢慢将各液压千斤顶荷载调整到原油缸最大行 程时荷载，并继续加载直至结构破坏。
[0036] 所述的破坏试验仪器的具体型号和数量如表1所示：
[0037] 表1破坏试验主要仪器汇总
[0038]
【权利要求】
1. 一种预应力混凝土板梁大挠度破坏试验装置，其特征在于包括加载装置、大量程应 变测量装置；加载装置包括加载框架、液压千斤顶、精密测力传感器、试验力分配横梁、支 座、试验临时墩和反力槽道；大量程应变测量装置包括铜管套筒、顶杆、千分表、顶块、锁紧 螺帽、底座螺杆和塑料底座；在预应力混凝土试验梁下设置两个试验临时墩；预应力混凝 土试验梁与试验临时墩之间通过支座相连接；在预应力混凝土试验梁的跨径三分之一处对 称设置两对加载框架，加载框架包括加载框架立柱、加载框架横梁，加载框架横梁设置在两 个加载框架立柱之间，使得加载框架呈Η型；加载框架立柱的底部与反力槽道相固定； 预应力混凝土试验梁上设置有试验力分配横梁，试验力分配横梁上设置有液压千斤 顶，在试验力分配横梁和液压千斤顶之间设置有精密测力传感器；液压千斤顶通过精密测 力传感器和试验力分配横梁将力传递到预应力混凝土试验梁上；液压千斤顶固定在加载框 架横梁的下表面； 所述的大量程应变测量装置包括铜管套筒、顶杆、千分表、顶块、锁紧螺帽、底座螺杆和 塑料底座；顶杆上的顶块与千分表接触；顶杆和千分表均穿过一个铜管套筒，用铜管套筒 上方的锁紧螺帽固定；塑料底座与铜管套筒通过底座螺杆相固定，塑料底座粘贴在预应力 混凝土试验梁的表面；事先做好标距，两塑料底座中心间的距离在30cm以上。
2. 如权利要求1所述的一种预应力混凝土板梁大挠度破坏试验装置，其特征在于在预 应力混凝土试验梁上布置混凝土应变测点、钢筋应变测点和挠度测点，并在各个测点上设 置传感器，传感器将各个测点采集到的数据发送到计算机测试分析系统上； 所述的混凝土应变测点在预应力混凝土试验梁上有30个采集点；钢筋应变测点在预 应力混凝土试验梁上有2个采集点；挠度测点在预应力混凝土试验梁上有10个采集点。
【文档编号】G01N3/00GK204101361SQ201420457397
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】项贻强, 张翔, 廖小辉, 赵荐 申请人:浙江大学