本實用新型涉及力學試驗裝置技術(shù)領域，是一種加載裝置及混凝土梁荷載與環(huán)境耦合試驗裝置。

背景技術(shù)：

為更加符合混凝土結(jié)構(gòu)服役期間的受力狀態(tài)，在研究混凝土結(jié)構(gòu)受環(huán)境侵蝕作用的同時，需用一種加載裝置對其施加持續(xù)荷載?，F(xiàn)有混凝土梁加載裝置包括杠桿類加載裝置、螺母類加載裝置、彈簧類加載裝置、機械自動化類加載裝置四類，這些加載裝置在使用過程中存在如下問題：杠桿類加載裝置的試件尺寸不能過大，否則會占用很大的平面空間。如果采取縮短杠桿臂的長度或增加配重的措施以提高施力的大小，會造成試驗結(jié)果不精確，且杠桿臂的減少程度有限。杠桿類加載裝置一般通過調(diào)整杠桿長度或者配重的大小控制施加力的大小，加載精度不高，加載大小需要依據(jù)計算得出。在持力的同時，易受人為因素的干擾。安裝工序較復雜，所需配件尺寸較大，拆卸后的存放有一定困難；螺母類加載裝置，有的研究為了保持施力后荷載不變，通常在混凝土受彎構(gòu)件端部預留孔洞，安裝對拉絲桿持力，這樣不僅會損傷試件的截面，造成應力集中，而且與混凝土梁實際受力不符。為判斷施力的大小，一般需配套使用應力傳感器，但耐久性試驗所需時間長且一般需連續(xù)工作，傳感器的工作壽命達不到使用要求，每套加載裝置安裝一套傳感器成本較高，或者通過應力扳手的扭矩大小、貼于絲桿上的電阻應變片的讀數(shù)控制加載力的大小，但精準程度都沒有傳感器高，且都需要公式換算得到施加力的大小。同時螺母類加載裝置由于緊固件應力松弛和混凝土徐變現(xiàn)象（其中混凝土的徐變影響較?。?，需要定期調(diào)節(jié)以保持加載的穩(wěn)定性。并且在使用過程中，螺母類加載裝置絲桿的絲口位置在反復施力過程中保護層會被破壞。螺母類加載裝置不能適用于凍融箱，因為用扳手擰固的螺栓在凍融循環(huán)中可能會浸入水或者溶液，將引起螺栓摩擦系數(shù)的變化，摩擦系數(shù)微小的變化會造成很大的荷載變化；有的彈簧類加載裝置也會在混凝土受彎構(gòu)件端部預留孔洞，安裝對拉絲桿持力，不僅會損傷試件的截面，造成應力集中，而且與混凝土梁實際受力不符。目前研究使用的彈簧多為壓縮彈簧，這種彈簧在使用過程中可能會出現(xiàn)剛度退化，產(chǎn)生塑性應變，彈簧壓縮量與荷載不再呈線性變化，造成持力穩(wěn)定的程度不高；機械自動化類加載裝置普遍采用千斤頂，千斤頂內(nèi)的油缸微小的體積變化就會造成力的較大變化，因此，在持載過程中，千斤頂內(nèi)油缸體積的微小減少會損失很大的力，持載穩(wěn)定性不高，一般一個千斤頂只能對一個試件進行加載，效率較低，成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種加載裝置及混凝土梁荷載與環(huán)境耦合試驗裝置，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，能有效解決現(xiàn)有混凝土加載裝置存在的損傷構(gòu)件的截面、與混凝土梁實際受力不符、試件尺寸受限制、占用空間大、施力不準確、持力不穩(wěn)定、耐久性差、成本較高的問題。

本實用新型的第一種技術(shù)方案是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種加載裝置，包括第一夾板、第二夾板、第三夾板、第一絲桿、第二絲桿、第一碟形彈簧組、第二碟形彈簧組，第一絲桿由上至下依次穿過第一夾板、第一碟形彈簧組、第二夾板、第三夾板，第一夾板上側(cè)的第一絲桿上安裝有第一螺母，第三夾板下側(cè)的第一絲桿上安裝有第二螺母，第二絲桿由上至下依次穿過第一夾板、第二碟形彈簧組、第二夾板、第三夾板，第一夾板上側(cè)的第二絲桿上安裝有第三螺母，第三夾板下側(cè)的第二絲桿上安裝有第四螺母，第一絲桿與第二絲桿平行設置。

下面是對上述實用新型技術(shù)方案的進一步優(yōu)化或/和改進：

上述還包括企口咬合結(jié)構(gòu)，企口咬合結(jié)構(gòu)包括第一上筒體、第一下筒體、第二上筒體、第二下筒體，第一上筒體的外徑、第一下筒體的外徑與第一碟形彈簧組的內(nèi)徑相同，第二上筒體的外徑、第二下筒體的外徑與第二碟形彈簧組的內(nèi)徑相同，第一上筒體的下部側(cè)壁設有沿周向均布的至少兩個凸起和至少兩個凹槽，第一下筒體的上部側(cè)壁設有沿周向均布的至少兩個凸起和至少兩個凹槽，第一上筒體的凸起數(shù)量與第一下筒體的凹槽數(shù)量相等，第一上筒體的外徑與第一下筒體的外徑相同，第一上筒體的內(nèi)徑與第一下筒體的內(nèi)徑相同，第一上筒體的上端固定安裝在第一夾板的下端面上，第一夾板上設有安裝第一絲桿的第一螺栓孔、安裝第二絲桿的第二螺栓孔，第二夾板上設有安裝第一絲桿的第三螺栓孔、安裝第二絲桿的第四螺栓孔，第一上筒體的軸心與第一螺栓孔的軸心重合，第一下筒體的下端固定安裝在第二夾板的上端面上，第一下筒體的軸心與第三螺栓孔的軸心重合；第一上筒體和第一下筒體均位于第一碟形彈簧組的內(nèi)部，第一上筒體和第一下筒體分別安裝在第一絲桿的外壁上，第一上筒體位于第一下筒體的上方，第一上筒體上的凸起與第一下筒體上的凹槽插接配合，第一上筒體上的凹槽與第一下筒體上的凸起插接配合，形成齒狀咬合；第二上筒體的下部側(cè)壁設有沿周向均布的至少兩個凸起和至少兩個凹槽，第二下筒體的上部側(cè)壁設有沿周向均布的至少兩個凸起和至少兩個凹槽，第二上筒體的凸起數(shù)量與第二下筒體的凹槽數(shù)量相等，第二上筒體的外徑與第二下筒體的外徑相同，第二上筒體的內(nèi)徑與第二下筒體的內(nèi)徑相同，第二上筒體的上端固定安裝在第一夾板的下端面上，第二上筒體的軸心與第二螺栓孔的軸心重合，第二下筒體的下端固定安裝在第二夾板的上端面上，第二下筒體的軸心與第四螺栓孔的軸心重合；第二上筒體和第二下筒體均位于第二碟形彈簧組的內(nèi)部，第二上筒體和第二下筒體分別安裝在第二絲桿的外壁上，第二上筒體位于第二下筒體的上方，第二上筒體上的凸起與第二下筒體上的凹槽插接配合，第二上筒體上的凹槽與第二下筒體上的凸起插接配合，形成齒狀咬合。

上述第一碟形彈簧組與第二碟形彈簧組相同，第一碟形彈簧組為單片碟簧，或第一碟形彈簧組為N個同規(guī)格疊合組合碟簧，或第一碟形彈簧組為N個同規(guī)格對合組合碟簧，或第一碟形彈簧組為N個同規(guī)格疊合與M個同規(guī)格對合組成復合組合碟簧，N、M為不小于2的自然數(shù)，N、M不必相同。

上述第二夾板的下端面固定安裝有軸向沿左右方向的輥軸，第三夾板的上端面固定安裝有軸向沿左右方向的輥軸。

本實用新型的第二種技術(shù)方案是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種混凝土梁荷載與環(huán)境耦合試驗裝置，除包括以上所述的加載裝置，還包括第一待試驗混凝土梁和第二待試驗混凝土梁，第一待試驗混凝土梁位于第二待試驗混凝土梁的上方，第一待試驗混凝土梁和第二待試驗混凝土梁背對上下疊放，一套加載裝置夾持在第一待試驗混凝土梁和第二待試驗混凝土梁的前端，另一套加載裝置夾持在第一待試驗混凝土梁和第二待試驗混凝土梁的后端，第一待試驗混凝土梁與第二待試驗混凝土梁在加載點之間凈跨的三分點處設有兩個輥軸，第一待試驗混凝土梁和第二待試驗混凝土梁位于第一絲桿、第二夾板、第二絲桿、第三夾板圍成的框體內(nèi)。

本實用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，屬于彈簧類加載裝置，采用的彈簧為碟形彈簧組，可以對較大尺寸的試件乃至構(gòu)件進行加載，不占用較大空間，使用碟形彈簧組加載后不卸載，依靠彈簧持力，對試件沒有損傷；通過測量碟形彈簧組的壓縮量，利用胡克定律計算施力的大?。坏螐椈山M的荷載、壓縮量關(guān)系曲線事先通過壓力試驗機測得，再根據(jù)游標卡尺測量碟形彈簧組的壓縮量判斷施加力的大小，誤差較??；與螺母類加載裝置相比，彈簧類加載裝置出現(xiàn)緊固件應力松弛的程度要小很多，持力穩(wěn)定性較高；本實用新型提供的加載裝置適用范圍較廣，混凝土梁的尺寸變化幅度較大；剛度退化幅度小，試驗過程中可忽略不計；另外，可以改變碟形彈簧組的組成方式，包括碟形彈簧的個數(shù)和疊合方式（對疊/重疊），來調(diào)整施加荷載的大小，或者施加相同力時壓縮量的變化，在施加較小力時可保證施力的精準程度，也可為施加較大力提供可能，具有安全、省力、簡便、高效的特點。

附圖說明

附圖1為本實用新型實施例二的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為附圖1中所示結(jié)構(gòu)的左視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖3為附圖1中企口咬合結(jié)構(gòu)的示意圖。

附圖中的編碼分別為：1為第一夾板，2為第二夾板，3為第三夾板，4為第一絲桿，5為第二絲桿，6為第一碟形彈簧組，7為第二碟形彈簧組，8為第一螺母，9為第二螺母，10為第三螺母，11為第四螺母，12為第一上筒體，13為第一下筒體，14為第二上筒體，15為第二下筒體，16為輥軸，17為第一待試驗混凝土梁，18為第二待試驗混凝土梁，19為第一螺栓孔，20為第二螺栓孔，21為第三螺栓孔，22為第四螺栓孔。

具體實施方式

本實用新型不受下述實施例的限制，可根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案與實際情況來確定具體的實施方式。

在本實用新型中，為了便于描述，各部件的相對位置關(guān)系的描述均是根據(jù)說明書附圖2的布圖方式來進行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置關(guān)系是依據(jù)說明書附圖的布圖方向來確定的。

下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步描述：

實施例一：如附圖1、2所示，該加載裝置包括第一夾板1、第二夾板2、第三夾板3、第一絲桿4、第二絲桿5、第一碟形彈簧組6、第二碟形彈簧組7，第一絲桿4由上至下依次穿過第一夾板1、第一碟形彈簧組6、第二夾板2、第三夾板3，第一夾板1上側(cè)的第一絲桿4上安裝有第一螺母8，第三夾板3下側(cè)的第一絲桿4上安裝有第二螺母9，第二絲桿5由上至下依次穿過第一夾板1、第二碟形彈簧組7、第二夾板2、第三夾板3，第一夾板1上側(cè)的第二絲桿5上安裝有第三螺母10，第三夾板3下側(cè)的第二絲桿5上安裝有第四螺母11，第一絲桿4與第二絲桿5平行設置，且第一絲桿4位于第二絲桿5的左側(cè)。本實用新型屬于彈簧類加載裝置，采用的彈簧為碟形彈簧組，可以對較大尺寸的試件乃至構(gòu)件進行加載，不占用較大空間，使用碟形彈簧組加載后不卸載，依靠彈簧持力，對試件沒有損傷；通過測量碟形彈簧組的壓縮量，利用胡克定律計算施力的大小；碟形彈簧組的荷載、壓縮量關(guān)系曲線事先通過壓力試驗機測得，再根據(jù)游標卡尺測量碟形彈簧組的壓縮量判斷施加力的大小，誤差較??；與螺母類加載裝置相比，彈簧類加載裝置出現(xiàn)緊固件應力松弛的程度要小很多，例如，加載后兩者都認為螺母擰死摩擦系數(shù)很大，視為固端，對于螺母類加載裝置，假設絲桿彈性模量為210GPa，長度為500mm，直徑為20mm，則絲桿變形1mm所損失的力為132KN，對于彈簧類加載裝置，如果使用壓縮彈簧，則彈簧變形1mm所損失的力不到10KN，在同樣變形下，螺母類加載裝置力的損失情況是彈簧類加載裝置的10倍多，故彈簧類加載裝置的持力穩(wěn)定性較高；本實用新型提供的加載裝置適用范圍較廣，混凝土梁的尺寸變化幅度較大；目前研究使用的彈簧多為壓縮彈簧，這種彈簧在使用過程中可能會出現(xiàn)剛度退化，產(chǎn)生塑性應變，彈簧壓縮量與荷載不再呈線性變化，但碟形彈簧剛度較大，剛度退化幅度小，試驗過程中可忽略不計；另外，可以改變碟形彈簧組的組成方式，包括碟形彈簧的個數(shù)和疊合方式（對疊/重疊），來調(diào)整施加荷載的大小，或者施加相同力時壓縮量的變化，在施加較小力時可保證施力的精準程度，也可為施加較大力提供可能。

可根據(jù)實際需要，對上述混凝土加載裝置作進一步優(yōu)化或/和改進：

如附圖1、2、3所示，上述還包括企口咬合結(jié)構(gòu)，企口咬合結(jié)構(gòu)包括第一上筒體12、第一下筒體13、第二上筒體14、第二下筒體15，第一上筒體12的外徑、第一下筒體13的外徑與第一碟形彈簧組6的內(nèi)徑相同，以保證第一碟形彈簧組6在一個平面內(nèi)壓縮，第二上筒體14的外徑、第二下筒體15的外徑與第二碟形彈簧組7的內(nèi)徑相同，以保證第二碟形彈簧組7在一個平面內(nèi)壓縮，第一上筒體12的下部側(cè)壁設有沿周向均布的至少兩個凸起和至少兩個凹槽，第一下筒體13的上部側(cè)壁設有沿周向均布的至少兩個凸起和至少兩個凹槽，第一上筒體12的凸起數(shù)量與第一下筒體13的凹槽數(shù)量相等，第一上筒體12的外徑與第一下筒體13的外徑相同，第一上筒體12的內(nèi)徑與第一下筒體13的內(nèi)徑相同，第一上筒體12的上端固定安裝在第一夾板1的下端面上，第一夾板1上設有安裝第一絲桿4的第一螺栓孔19、安裝第二絲桿5的第二螺栓孔20，第二夾板2上設有安裝第一絲桿4的第三螺栓孔21、安裝第二絲桿5的第四螺栓孔22，第一上筒體12的軸心與第一螺栓孔19的軸心重合，第一下筒體13的下端固定安裝在第二夾板2的上端面上，第一下筒體13的軸心與第三螺栓孔21的軸心重合；第一上筒體12和第一下筒體13均位于第一碟形彈簧組6的內(nèi)部，第一上筒體12和第一下筒體13分別安裝在第一絲桿4的外壁上，第一上筒體12位于第一下筒體13的上方，第一上筒體12上的凸起與第一下筒體13上的凹槽插接配合，第一上筒體12上的凹槽與第一下筒體13上的凸起插接配合，形成齒狀咬合；第二上筒體14的下部側(cè)壁設有沿周向均布的至少兩個凸起和至少兩個凹槽，第二下筒體15的上部側(cè)壁設有沿周向均布的至少兩個凸起和至少兩個凹槽，第二上筒體14的凸起數(shù)量與第二下筒體15的凹槽數(shù)量相等，第二上筒體14的外徑與第二下筒體15的外徑相同，第二上筒體14的內(nèi)徑與第二下筒體15的內(nèi)徑相同，第二上筒體14的上端固定安裝在第一夾板1的下端面上，第二上筒體14的軸心與第二螺栓孔20的軸心重合，第二下筒體15的下端固定安裝在第二夾板2的上端面上，第二下筒體15的軸心與第四螺栓孔22的軸心重合；第二上筒體14和第二下筒體15均位于第二碟形彈簧組7的內(nèi)部，第二上筒體14和第二下筒體15分別安裝在第二絲桿5的外壁上，第二上筒體14位于第二下筒體15的上方，第二上筒體14上的凸起與第二下筒體15上的凹槽插接配合，第二上筒體14上的凹槽與第二下筒體15上的凸起插接配合，形成齒狀咬合。由于碟形彈簧組的內(nèi)徑大于絲桿的直徑，在施加力時會導致碟形彈簧組錯位，施力不準確，在碟形彈簧組內(nèi)部設置企口咬合結(jié)構(gòu)，既可以提供導向桿的作用，又不影響碟形彈簧組的壓縮量。

如附圖1、2所示，上述第一碟形彈簧組6與第二碟形彈簧組7相同，第一碟形彈簧組6為單片碟簧，或第一碟形彈簧組6為N個同規(guī)格疊合組合碟簧，或第一碟形彈簧組6為N個同規(guī)格對合組合碟簧，或第一碟形彈簧組6為N個同規(guī)格疊合與M個同規(guī)格對合組成復合組合碟簧，N、M為不小于2的自然數(shù)，N、M不必相同。根據(jù)試驗需求，可以改變碟形彈簧組的組成方式，包括碟形彈簧的個數(shù)和疊合方式（對疊/重疊），來調(diào)整施加荷載的大小，或者施加相同力時壓縮量的變化，在施加較小力時可保證施力的精準程度，也可為施加較大力提供可能，比如，當施加荷載大時，可以增加碟形彈簧組的碟形彈簧的重疊數(shù)量，使得碟形彈簧組具備較大的剛性；當施加荷載較小時，可以增加碟形彈簧組的碟形彈簧的對疊數(shù)量，使碟形彈簧組具備較小的剛性，增大碟形彈簧組的變形量，保證施力的精準程度。

如附圖1、2所示，上述第二夾板2的下端面固定安裝有軸向沿左右方向的輥軸16，第三夾板3的上端面固定安裝有軸向沿左右方向的輥軸16。采用輥軸16與待試驗混凝土梁線型接觸，更加符合混凝土梁受線荷載的實際情況。

實施例二：如附圖1、2、3所示，一種混凝土梁荷載與環(huán)境耦合試驗裝置，除包括上述實施例一所述的加載裝置，還包括第一待試驗混凝土梁17和第二待試驗混凝土梁18，第一待試驗混凝土梁17位于第二待試驗混凝土梁18的上方，第一待試驗混凝土梁和第二待試驗混凝土梁背對上下疊放，一套加載裝置夾持在第一待試驗混凝土梁17和第二待試驗混凝土梁18的前端，另一套加載裝置夾持在第一待試驗混凝土梁17和第二待試驗混凝土梁18的后端，，第一待試驗混凝土梁17與第二待試驗混凝土梁18在加載點之間凈跨的三分點處設有兩個輥軸16，第一待試驗混凝土梁17和第二待試驗混凝土梁18位于第一絲桿4、第二夾板2、第二絲桿5、第三夾板3圍成的框體內(nèi)，第一絲桿4位于第一待試驗混凝土梁17和第二待試驗混凝土梁18的左側(cè)，第二絲桿5位于第一待試驗混凝土梁17和第二待試驗混凝土梁18的右側(cè)。第一待試驗混凝土梁17和第二待試驗混凝土梁18背對上下疊放，更有利于空間的利用，第一待試驗混凝土梁17與第二夾板2之間、第二待試驗混凝土梁18與第三夾板3之間通過輥軸16接觸，第一絲桿4和第二絲桿5均未穿過第一待試驗混凝土梁17和第二待試驗混凝土梁18，因此對試件沒有損傷，通過均勻?qū)ΨQ擰緊第一螺母8和第三螺母10，施加的荷載通過第一夾板1、第一碟形彈簧組6、第二碟形彈簧組7、第二夾板2、第三夾板3傳遞到第一待試驗混凝土梁17和第二待試驗混凝土梁18上，使用碟形彈簧組加載后不卸載，依靠碟形彈簧組持力，對試件沒有損傷。

以上技術(shù)特征構(gòu)成了本實用新型的實施例，具有較強的適應性和實施效果，可根據(jù)實際需要增減非必要的技術(shù)特征，滿足不同情況的需求。

本實用新型實施例的使用過程：本實用新型提供的加載裝置屬于彈簧類加載裝置，采用的彈簧為碟形彈簧組，可以對較大尺寸的試件乃至構(gòu)件進行加載，不占用較大空間，加載后不卸載，依靠彈簧持力，對試件沒有損傷，適用范圍較廣，混凝土梁的尺寸變化幅度較大；

碟形彈簧組剛度較大，剛度退化幅度小，試驗過程中可忽略不計，可以改變碟形彈簧的個數(shù)和疊合方式（對疊/重疊），調(diào)整施加荷載的大小，或者施加相同力時壓縮量的變化，在施加較小力時可保證施力的精準程度，也可為施加較大力提供可能；

使用內(nèi)部企口咬合結(jié)構(gòu)，由于碟形彈簧組的內(nèi)徑大于絲桿的直徑，在施加力時會導致碟形彈簧組錯位，施力不準確，內(nèi)部設置企口咬合結(jié)構(gòu)，既可以提供導向桿的作用，又可保證碟形彈簧組有一定的壓縮量；

使用輥軸16，符合混凝土梁受線荷載的實際情況。

可根據(jù)需要改變碟形彈簧組的個數(shù)、型號及疊合方式，改變企口咬合結(jié)構(gòu)凸起的長度，從而改變施力的大小。注意事項：使用前對加載裝置進行防銹處理：碟形彈簧組、絲桿、螺母刷油，第一夾板1、第二夾板2、第三夾板3、輥軸16、內(nèi)部企口咬合結(jié)構(gòu)進行噴漆處理。