技术领域本实用新型属于结构工程技术领域，特别是涉及一种用于研究钢管混凝土压弯构件在长期荷载及电化学腐蚀环境下性能的试验装置。
背景技术：
钢管混凝土属于组合结构的一种，是指在钢管中填充混凝土且两种材料共同受力而形成的结构。按钢管的布置可分为实心钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土和离心式钢管混凝土等；按截面形状可分为圆形、方/矩形、多边形和异形钢管混凝土等。钢管混凝土在实际工程中往往承受较大的荷载，同时还要受到周围环境中腐蚀性液体或气体等的腐蚀作用，上述问题在工程设计与应用中不容忽视，有必要进行研究。为了研究钢管混凝土压弯构件在偏心压力和腐蚀共同作用下的受力性能，必然涉及到相应的试验装置及方法。目前，已有用于钢管混凝土压弯构件在长期荷载下性能研究的试验装置及方法或者用于钢管混凝土压弯构件耐电化学腐蚀性能研究的试验装置及方法，但上述试验装置及方法只能实现一种作用，不能同时实现对钢管混凝土压弯构件的长期荷载作用和电化学腐蚀作用。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种研究钢管砼压弯构件在荷载与腐蚀下性能的装置，本实用新型可同时实现对钢管砼压弯构件的长期荷载作用和电化学腐蚀作用的试验。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种研究钢管砼压弯构件在荷载与腐蚀下性能的装置，由加载机构、腐蚀机构和测量机构三部分组成；所述加载机构包括支座，在支座上分别设置有固定端铰支座和自由端铰支座，所述固定端铰支座与支座通过第一铰支座固定杆和第一铰支座固定杆螺帽固定连接，在自由端铰支座的上方设置有铰支座固定板，在自由端铰支座与铰支座固定板之间设置有上滚轴，在自由端铰支座与支座之间设置有下滚轴，铰支座固定板、自由端铰支座和支座通过第二铰支座固定杆和第二铰支座固定杆螺帽固定连接；钢管砼压弯构件的两端分别与固定端铰支座和自由端铰支座相铰接；在自由端铰支座的外侧设置有传力板，所述传力板的内侧与自由端铰支座的外侧相接触，拉杆穿过传力板和固定端铰支座后，其固定端铰支座侧与第一拉杆螺帽相连接，另一侧与第二拉杆螺帽相连接；在第二拉杆螺帽的外侧设置有反力板，拉杆的外端穿过反力板后与第三拉杆螺帽相连接，在传力板与反力板之间设置有千斤顶；所述腐蚀机构包括腐蚀槽、阴极板及外接直流电源，所述腐蚀槽通过支架设置在固定端铰支座与自由端铰支座之间，在腐蚀槽两端的侧壁上设置有预制孔；所述阴极板为环形结构，其套装在腐蚀槽内的钢管砼压弯构件外，阴极板与钢管砼压弯构件之间留有间隙，所述腐蚀槽与阴极板绝缘设置；外接直流电源的负极与阴极板相连接，正极与钢管砼压弯构件的钢管相连接；所述测量机构包括第一荷载传感器、第二荷载传感器、第一机械式千分表、第二机械式千分表和第三机械式千分表，所述第一荷载传感器套装在第二拉杆螺帽与传力板之间的拉杆外，第二荷载传感器设置在千斤顶与传力板之间；所述第一机械式千分表设置有三个，分别设置在钢管砼压弯构件的中点和两个三分点位置处，第二机械式千分表设置有两个，分别设置在钢管砼压弯构件与固定端铰支座和自由端铰支座的铰接处，第三机械式千分表设置有两个，分别设置在固定端铰支座和自由端铰支座的内侧。本实用新型的有益效果：1.本实用新型可同时实现对钢管砼压弯构件的长期荷载作用和电化学腐蚀作用的试验；2.本实用新型采用电化学腐蚀，腐蚀速度高于自然环境腐蚀，可以加快试验进度；3.本实用新型通过初始加载阶段、电化学腐蚀与长期加载阶段和破坏加载阶段所得试验数据可以绘制出钢管混凝土压弯构件的偏心压力-跨中挠度受力全过程曲线。附图说明图1为本实用新型进行初始加载阶段试验所使用的装置的主视图；图2为本实用新型进行初始加载阶段试验所使用的装置的俯视图；图3为本实用新型进行电化学腐蚀与长期加载阶段试验所使用的装置的主视图；图4为本实用新型进行破坏加载阶段试验所使用的装置的俯视图；图5为某一方截面实心钢管砼压弯构件偏心压力-跨中挠度受力全过程曲线图；图中：1-支座，2a-固定端铰支座，2b-自由端铰支座，3a-第一铰支座固定杆，3b-第二铰支座固定杆，4-钢垫板，5a-第一铰支座固定杆螺帽，5b-第二铰支座固定杆螺帽，6a-上滚轴，6b-下滚轴，7-铰支座固定板，8-钢管砼压弯构件，9-腐蚀槽，10a-第一平板铰，10b-第二平板铰，10c-第三平板铰，10d-第四平板铰，11-销轴，12-传力板，13-拉杆，14a-第一拉杆螺帽，14b-第二拉杆螺帽，14c-第三拉杆螺帽，15a-第一荷载传感器，15b-第二荷载传感器，16a-第一机械式千分表，16b-第二机械式千分表，16c-第三机械式千分表，17-机械式千分表附着板，18-附着板连接杆，19-密封胶，20-阴极板，21-阴极板附着处，22-腐蚀液，23-外接直流电源，24-千斤顶，25-反力板，26-支架。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。如图1～图4所示，一种研究钢管砼压弯构件在荷载与腐蚀下性能的装置，由加载机构、腐蚀机构和测量机构三部分组成。所述加载机构包括两个支座1，在两个支座1上分别设置有固定端铰支座2a和自由端铰支座2b，在固定端铰支座2a与支座1之间设置有钢垫板4，在所述固定端铰支座2a上焊接有半只平板铰，即第一平板铰10a，在自由端铰支座2b上焊接有半只平板铰，即第二平板铰10b；所述固定端铰支座2a与支座1通过第一铰支座固定杆3a和第一铰支座固定杆螺帽5a固定连接，在自由端铰支座2b的上方设置有铰支座固定板7，在自由端铰支座2b与铰支座固定板7之间设置有上滚轴6a，在自由端铰支座2b与支座1之间设置有下滚轴6b，所述上滚轴6a和下滚轴6b均设置有三根，铰支座固定板7、自由端铰支座2b和支座1通过第二铰支座固定杆3b和第二铰支座固定杆螺帽5b固定连接；在钢管砼压弯构件8的两端板上按照预先设计好的偏心距分别焊接有半只平板铰，即第三平板铰10c和第四平板铰10d，所述第三平板铰10c和第四平板铰10d分别通过销轴11与其相对应的第一平板铰10a和第二平板铰10b相连接；在自由端铰支座2b的外侧设置有传力板12，所述传力板12的内侧与自由端铰支座2b的外侧相接触，两根水平拉杆13穿过传力板12和固定端铰支座2a后，其固定端铰支座2a侧与第一拉杆螺帽14a相连接，另一侧与第二拉杆螺帽14b相连接；在第二拉杆螺帽14b的外侧设置有反力板25，拉杆13的外端穿过反力板25后与第三拉杆螺帽14c相连接，在传力板12与反力板25之间设置有千斤顶24。所述腐蚀机构包括钢制的腐蚀槽9、钢制的阴极板20及外接直流电源23，所述腐蚀槽9通过支架26设置在固定端铰支座2a与自由端铰支座2b之间，在腐蚀槽9两端的侧壁上设置有预制孔；所述阴极板20为环形结构，其套装在腐蚀槽9内的钢管砼压弯构件8外，阴极板20与钢管砼压弯构件8不接触，即阴极板20与钢管砼压弯构件8之间留有间隙，所述腐蚀槽9的阴极板附着处21与阴极板20绝缘设置；外接直流电源23的负极与阴极板20相连接，正极与钢管砼压弯构件8的钢管相连接。所述测量机构包括第一荷载传感器15a、第二荷载传感器15b、第一机械式千分表16a、第二机械式千分表16b和第三机械式千分表16c，所述第一荷载传感器15a套装在第二拉杆螺帽14b与传力板12之间的拉杆13外，第二荷载传感器15b设置在千斤顶24与传力板12之间。在钢管砼压弯构件8的中点和两个三分点位置处分别设置有机械式千分表附着板17，所述机械式千分表附着板17通过附着板连接杆18与钢管砼压弯构件8预先焊接连接，钢管砼压弯构件8与附着板连接杆18绝缘设置；所述第一机械式千分表16a设置有三个，三个第一机械式千分表16a的指针分别放置在三块机械式千分表附着板17上；第二机械式千分表16b设置有两个，两个第二机械式千分表16b的指针分别放置在钢管砼压弯构件8与固定端铰支座2a和自由端铰支座2b的铰接处；第三机械式千分表16c设置有两个，两个第三机械式千分表16c的指针分别放置在固定端铰支座2a和自由端铰支座2b的内侧。本实施例以某一方截面实心钢管砼压弯构件进行测试为例，实心钢管砼压弯构件长度L＝1400mm、外径B＝140mm、钢管原始壁厚ts＝3.67mm、腐蚀厚度Δt＝0.55mm、腐蚀液浓度ρ＝3.5％、设计持载等级rbc＝15％和腐蚀时间t＝120d。该装置的试验方法按照试验阶段分为三个阶段，即：初始加载阶段、电化学腐蚀与长期加载阶段和破坏加载阶段。采用所述的研究钢管砼压弯构件在荷载与腐蚀下性能的装置的方法，包括如下步骤：步骤一：进行初始加载阶段试验，如图1、图2所示，步骤A：固定两个支座1，在两个支座1上分别放置固定端铰支座2a和自由端铰支座2b，在固定端铰支座2a与支座1之间放置钢垫板4，在所述固定端铰支座2a上焊接有半只平板铰，即第一平板铰10a，在自由端铰支座2b上焊接有半只平板铰，即第二平板铰10b；步骤B：将第一铰支座固定杆3a穿过固定端铰支座2a和支座1，并旋紧第一铰支座固定杆螺帽5a；步骤C：在自由端铰支座2b的上方放置铰支座固定板7，在自由端铰支座2b与铰支座固定板7之间放置三根上滚轴6a，在自由端铰支座2b与支座1之间放置三根下滚轴6b，将第二铰支座固定杆3b穿过铰支座固定板7、自由端铰支座2b和支座1，并旋入第二铰支座固定杆螺帽5b；按照预先设计好的偏心距将两个半只平板铰分别焊接在钢管砼压弯构件8的两端板上，所述两个半只平板铰即第三平板铰10c和第四平板铰10d，将焊接好的钢管砼压弯构件8的两端分别穿过腐蚀槽9两端侧壁上的预制孔，所述第三平板铰10c和第四平板铰10d分别通过销轴11与其相对应的第一平板铰10a和第二平板铰10b相连接；步骤D：调整使钢管砼压弯构件8水平放置后，即使两个销轴11的中心线在同一水平处，旋紧第二铰支座固定杆螺帽5b；步骤E：在自由端铰支座2b的外侧放置传力板12，传力板12的内侧与自由端铰支座2b的外侧相接触，将两根水平拉杆13依次穿过传力板12和固定端铰支座2a后，从其固定端铰支座2a侧旋入第一拉杆螺帽14a，从另一侧穿入第一荷载传感器15a后，旋紧第二拉杆螺帽14b；步骤F：通过第一机械式千分表16a测量钢管砼压弯构件8的挠度，通过第二机械式千分表16b测量支座沉降量，通过第三机械式千分表16c测量固定端铰支座2a与传力板12之间的压缩量；步骤G：人工旋紧第二拉杆螺帽14b进行加载，直至达到设定荷载，同时记录每级荷载及其对应的挠度、压缩量和支座沉降量；步骤二：进行电化学腐蚀与长期加载阶段试验，如图3所示，步骤A：保持初始加载值不变，首先将钢管砼压弯构件8的两个端板与腐蚀槽9之间的缝隙用密封胶19进行密封，并绝缘处理；步骤B：将阴极板20套装在腐蚀槽9内的钢管砼压弯构件8外，阴极板20与钢管砼压弯构件8不接触，即阴极板20与钢管砼压弯构件8之间留有间隙，所述阴极板20与腐蚀槽9的阴极板附着处21绝缘设置；步骤C：向腐蚀槽9内注入腐蚀液22，使液面高度高于阴极板20的上表面；将外接直流电源23的负极与阴极板20相连接，其正极与钢管砼压弯构件8的钢管相连接；接通外接直流电源23，以钢制的阴极板20为阴极，钢管砼压弯构件8的钢管为阳极，开始腐蚀，在腐蚀期间定期记录荷载及其对应的挠度、压缩量和支座沉降量，直至达到腐蚀与长期加载期限；步骤三：进行破坏加载阶段试验，如图4所示，步骤A：抽出腐蚀液22，拆除外接直流电源23、腐蚀槽9和阴极板20；步骤B：在第二拉杆螺帽14b外侧的拉杆13上穿入反力板25，并旋入第三拉杆螺帽14c，在传力板12与反力板25之间放入第二荷载传感器15b和千斤顶24，并保证第二荷载传感器15b和千斤顶24的轴心线与销轴11的轴心线在同一水平处；步骤C：通过千斤顶24对钢管砼压弯构件8做一次性破坏加载试验，同时记录荷载及其对应的挠度、压缩量和支座沉降量；步骤四：根据以上三个阶段试验测得的数据，绘制钢管砼压弯构件8的偏心压力-跨中挠度受力全过程曲线。试验结束后得到的偏心压力(N)-跨中挠度(um)受力全过程曲线，如图5所示，其中细实线为初始加载阶段试验结果，粗实线为电化学腐蚀与长期加载阶段试验结果，虚线为破坏加载阶段试验结果。本实用新型通过初始加载阶段、电化学腐蚀与长期加载阶段和破坏加载阶段试验，得到钢管砼压弯构件在长期荷载下耐电化学腐蚀性能的研究数据。既适用于实心钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土和离心式钢管混凝土等，也适用于圆形、方/矩形、多边形和异形钢管混凝土等。