混凝土抗折試驗(yàn)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工程檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種混凝土抗折試驗(yàn)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 彎曲（抗折）強(qiáng)度和變形是混凝土的重要材料屬性，在道路和機(jī)場(chǎng)工程中，混凝土 彎曲（抗折）強(qiáng)度還是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制的重要指標(biāo)。實(shí)際中，由于彎曲加載模式相對(duì) 于直接拉伸更易于實(shí)現(xiàn)，彎曲（抗折）試驗(yàn)常常作為評(píng)價(jià)混凝土抗拉性能的替代方法，但 由于目前尚無(wú)統(tǒng)一適用的彎曲強(qiáng)度測(cè)試設(shè)備和變形測(cè)試裝置，即使對(duì)同種類型的混凝土材 料，不同研宄人員所得的試驗(yàn)結(jié)果往往存在一定差異，同時(shí)，現(xiàn)有的多種測(cè)試彎曲變形裝置 的部分組件由于不能重復(fù)利用，造成了資源浪費(fèi)，有些裝置還需要將變形測(cè)試組件粘貼于 試件上，所需的速凝膠水極易污染環(huán)境，其揮發(fā)氣體還會(huì)對(duì)操作人員的健康造成危害，而且 操作不便、測(cè)試效率低。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單、適用的混凝土抗折試驗(yàn)機(jī)，為科學(xué)研 宄和工程質(zhì)量檢測(cè)提供可靠保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)保高 效、能精準(zhǔn)測(cè)試混凝土抗彎折強(qiáng)度和抗彎折變形能力的混凝土抗折試驗(yàn)機(jī)。
[0004] 為達(dá)到上述目的，所采取的技術(shù)方案是：
[0005] 一種混凝土抗折試驗(yàn)機(jī)，包括主體框架、設(shè)置在主體框架上的試件加載夾具、加載 裝置、試件變形測(cè)試夾具和自動(dòng)控制采集系統(tǒng)，所述的主體框架包括承臺(tái)、主梁、設(shè)置在承 臺(tái)底部的框架底座、和設(shè)置在承臺(tái)與主梁之間的立柱，所述的加載裝置包括設(shè)置在主梁上 的上加載單元和設(shè)置在承臺(tái)上的下加載單元，所述的立柱上滑動(dòng)套設(shè)有上加載梁和下加載 梁，上加載梁和下加載梁之間的立柱上套設(shè)有高強(qiáng)彈簧，上加載梁和下加載梁分別與上加 載單元和下加載單元對(duì)應(yīng)頂緊設(shè)置，所述的試件加載夾具包括分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在上加載梁和 下加載梁上的上試件夾具單元和下試件夾具單元，上試件夾具單元與上加載梁之間通過(guò)聯(lián) 結(jié)軸連接。
[0006] 所述的上加載單元包括與主梁上開(kāi)設(shè)的螺孔匹配的上加載桿和設(shè)置在上加載桿 頂部的加載轉(zhuǎn)盤(pán)，所述的下加載單元包括與承臺(tái)上開(kāi)設(shè)的螺孔匹配的下加載桿和驅(qū)動(dòng)下加 載桿的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述的下加載桿底部外側(cè)套設(shè)有導(dǎo)向套，導(dǎo)向套固定設(shè)置在框架底座上， 所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與下加載桿之間通過(guò)變向傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)連接；所述的上加載桿和下加載桿 頂端均為球面結(jié)構(gòu)，其分別與上加載梁和下加載梁之間形成點(diǎn)接觸。
[0007] 所述的上試件夾具單元包括依次設(shè)置的載荷傳感器、上壓板、呈U型槽狀的上支 座、與上支座通過(guò)聯(lián)結(jié)軸連接的加載小梁和設(shè)置在加載小梁底部的加載輥，所述的加載小 梁底部設(shè)有弧形凹槽，所述的加載輥匹配設(shè)置在弧形凹槽內(nèi)，且加載輥兩端與加載小梁之 間設(shè)置有拉接彈簧，所述的上壓板底部開(kāi)設(shè)有滑動(dòng)導(dǎo)槽，所述的上支座通過(guò)螺栓匹配連接 設(shè)置在滑動(dòng)導(dǎo)槽內(nèi)。
[0008] 所述的下試件夾具單元包括開(kāi)設(shè)在下加載梁上的滑動(dòng)導(dǎo)槽、通過(guò)螺栓匹配連接設(shè) 置在滑動(dòng)導(dǎo)槽內(nèi)的下支座、和設(shè)置在下支座頂部的加載輥，所述的下支座頂部設(shè)有弧形凹 槽，所述的加載輥匹配設(shè)置在弧形凹槽內(nèi)，且加載輥兩端與下支座之間設(shè)置有拉接彈簧，所 述的下支座外側(cè)還固定設(shè)置有側(cè)擋板。
[0009] 所述的試件變形測(cè)試夾具包括位移計(jì)主架、位移計(jì)副架和位移計(jì)，所述的位移計(jì) 主架包括通過(guò)旋緊螺釘搭設(shè)固定在試件上的主架左肢、主架右肢、連接主架左肢和主架右 肢并用來(lái)固定位移計(jì)的橫桿，所述的橫桿與主架右肢為一體結(jié)構(gòu)，橫桿與主架左肢對(duì)應(yīng)處 開(kāi)設(shè)有條形槽，所述主架左肢上對(duì)應(yīng)的旋緊螺釘穿過(guò)條形槽與試件頂緊固定；所述的位移 計(jì)副架包括通過(guò)旋緊螺釘搭設(shè)固定在試件受彎變形區(qū)的副架本體、和設(shè)置在副架本體端部 與位移計(jì)端部的頂珠對(duì)應(yīng)匹配的頂板。
[0010] 所述的試件變形測(cè)試夾具還包括有裂縫張開(kāi)測(cè)量機(jī)構(gòu)，所述的裂縫張開(kāi)測(cè)量機(jī)構(gòu) 包括通過(guò)旋緊螺釘夾設(shè)固定在試件底部的加持卡具、頂板卡具、以及固定設(shè)置在加持卡具 底部的變形傳感器，所述的變形傳感器端部頂設(shè)在頂板卡具下部伸出的測(cè)試擋板上。
[0011] 所述的加持卡具和頂板卡具的加持點(diǎn)以試件中心左右對(duì)稱布置。
[0012] 所述的位移計(jì)為L(zhǎng)VDT位移傳感器。
[0013] 采用上述技術(shù)方案，所取得的有益效果是：
[0014] (1)提供自動(dòng)和手動(dòng)兩種加載方式，可適于于不同的測(cè)試目的和測(cè)試條件，如因斷 電電機(jī)無(wú)法工作，或者對(duì)控制條件更敏感的試驗(yàn)，如獲得混凝土破壞應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的 下降段，使該儀器具有更強(qiáng)的適應(yīng)性；
[0015] (2)荷載傳感器上部聯(lián)結(jié)軸和上支座聯(lián)結(jié)軸的設(shè)置，使加載裝置和試件的接觸緊 密，確保試件受力均勻，避免了因試件制作偏差對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成的不利影響；
[0016] (3)上支座和下支座的滑動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)可滿足不同加載模式、不同試件尺寸的試驗(yàn) 要求，擴(kuò)展了試件加載夾具的適用性、靈活性；
[0017] (4)下支座試件定位擋板的設(shè)置便于快速裝載和精準(zhǔn)定位試件，提高試驗(yàn)效率和 試驗(yàn)精度；
[0018] (5)試件變形測(cè)試夾具的設(shè)計(jì)使對(duì)試件和位移計(jì)的夾持更為方便、測(cè)試結(jié)果更精 準(zhǔn)、投入成本更低、操作更環(huán)保；
[0019] (6)試件純彎段底部設(shè)置的裂縫張開(kāi)測(cè)量機(jī)構(gòu)可直接測(cè)試試件純彎段裂縫的張開(kāi) 位移量，為對(duì)比分析提供了有價(jià)值的數(shù)據(jù)；
[0020] (7)本試驗(yàn)機(jī)采用LVDT位移計(jì)測(cè)定試件變形，避免因采用粘貼應(yīng)變片方法帶來(lái)的 操作繁瑣、成本較高的缺點(diǎn)；
[0021] (8)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能實(shí)時(shí)記錄試驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)并能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析處理， 給出合理的參數(shù)；
[0022] 本發(fā)明的混凝土抗折試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方式靈活、操作方便、環(huán)保 高效、可準(zhǔn)確獲得混凝土彎曲破壞的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，因而易于推廣實(shí)施。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明試件變形測(cè)試夾具和加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0025] 圖3為本發(fā)明試件變形測(cè)試夾具和加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0026] 圖4為普通混凝土抗折破壞荷載-撓度全曲線圖。
[0027] 圖5為鋼纖維混凝土抗折破壞荷載-撓度全曲線圖。
[0028] 圖中序號(hào)：圖中：1為承臺(tái)、2為主梁、3為框架底座、4為立柱、5為上加載梁、6為下 加載梁、7為高強(qiáng)彈簧、8為聯(lián)結(jié)軸、9為上加載桿、10為加載轉(zhuǎn)盤(pán)、11為下加載桿、12為驅(qū)動(dòng) 電機(jī)、13為導(dǎo)向套、14為變向傳動(dòng)齒輪、15為載荷傳感器、16為上壓板、17為上支座、18為 加載小梁、19為加載輥、20為拉接彈簧、21為滑動(dòng)導(dǎo)槽、22為下支座、23為側(cè)擋板、24為主 架左肢、25為主架右肢、26為橫桿、27為條形槽、28為旋緊螺釘、29為副架本體、30為頂板、 31為加持卡具、32為頂板卡具、33為L(zhǎng)VDT位移傳感器、34為測(cè)試擋板、35為試件、36為計(jì) 算機(jī)、37為控制器、38為調(diào)速變頻器。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 以下結(jié)合附圖對(duì)本的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說(shuō)明。
[0030] 實(shí)施例一：參見(jiàn)圖1、圖2, 一種混凝土抗折試驗(yàn)機(jī)，包括主體框架、設(shè)置在主體框 架上的試件加載夾具、加載裝置、試件變形測(cè)試夾具和自動(dòng)控制采集系統(tǒng)。
[0031] 其中主機(jī)框架包括主梁2、承臺(tái)1、左右兩立柱4和框架底座3,所述的加載裝置包 括設(shè)置在主梁2上的上加載單元和設(shè)置在承臺(tái)1上的下加載單元，所述的立柱4上滑動(dòng)套 設(shè)有上加載梁5和下加載梁6,上加載梁5和下加載梁6之間的立柱4上套設(shè)有高強(qiáng)彈簧 7,上加載梁5和下加載梁6分別與上加載單元和下加載單元對(duì)應(yīng)頂緊設(shè)置，所述的試件加 載夾具包括分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在上加載梁和下加載梁上的上試件夾具單元和下試件夾具單元， 上試件夾具單元與上加載梁之間通過(guò)聯(lián)結(jié)軸8連接。
[0032] 其中主機(jī)框架的承臺(tái)1和框架底座3之間構(gòu)成一箱體結(jié)構(gòu)，并具有一定剛度，為下 加載桿11、驅(qū)動(dòng)電機(jī)12等傳力組件的安裝以及上部加載機(jī)構(gòu)的安裝提供牢固支撐，并為安 裝于其內(nèi)部的各個(gè)組件提供防護(hù)。所述的左右立柱4分別固結(jié)在承臺(tái)1左右兩端的中心，所 述的主梁2固結(jié)于左右立柱4頂部，構(gòu)成了主機(jī)框架的加載結(jié)構(gòu)，為荷載的施加提供反力。
[0033] 所述的加載裝置中的上加載單元為手動(dòng)加載，下加載單元為自動(dòng)加載。所述的上 加載單元包括與主梁2上開(kāi)設(shè)的螺孔匹配的上加載桿9和設(shè)置在上加載桿頂部的加載轉(zhuǎn)盤(pán) 10,加載轉(zhuǎn)盤(pán)10與上加載桿9采用剛性連接，上加載桿9為螺桿，穿過(guò)主梁2中心設(shè)置的螺 孔。加載轉(zhuǎn)盤(pán)10順時(shí)針旋轉(zhuǎn)可使上加載桿9繞螺孔向下行進(jìn)，頂緊上加載梁5。所述上加 載桿9頂端為球面，與上加載梁5形成點(diǎn)接觸，立柱4上套設(shè)的兩個(gè)高強(qiáng)彈簧7的長(zhǎng)度和彈 性系數(shù)均相同，避免加載時(shí)上加載梁兩端套孔與左右主柱產(chǎn)生彎矩。上加載梁5向下行進(jìn) 可帶動(dòng)連接在其下部中心的上試件夾具單元使試件受力，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)加載。所述的下加載單 元的驅(qū)動(dòng)電機(jī)12固定于框架底座3上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)12主軸連接變向傳動(dòng)齒輪14,變向傳動(dòng)齒 輪14與下加載桿11中部設(shè)置的輪齒咬合，變向傳動(dòng)齒輪14的轉(zhuǎn)動(dòng)可帶動(dòng)下加載桿11做 上升和下降行進(jìn)運(yùn)動(dòng)，下加載桿11下部為光滑圓桿結(jié)構(gòu)，套于導(dǎo)向套13中，保證下加載桿 11的垂直穩(wěn)定性。下加載桿11頂端也為球面結(jié)構(gòu)，與下加載梁6形成點(diǎn)接觸，下加載梁6 與上加載梁5形成上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)，當(dāng)上加載梁5不動(dòng)時(shí)，下加載梁5在電機(jī)推動(dòng)下向上行進(jìn) 可帶動(dòng)連接在其上的下試件夾具單元使試件受力，實(shí)現(xiàn)由電機(jī)帶動(dòng)的自動(dòng)加載。
[0034] 所述的上試件夾具單元包括依次設(shè)置的載荷傳感器15、上壓板16、呈U型槽狀的 上支座17、與上支座17通過(guò)聯(lián)結(jié)軸8連接的加載小梁18和設(shè)置在加載小梁18底部的加載 輥19,上壓板16底面中心左右方向設(shè)置滑動(dòng)導(dǎo)槽21，上支座17通過(guò)滑動(dòng)導(dǎo)槽21中的螺栓 與上壓板16連接，并可固定在上壓板16的任意位置。加載小梁18采用聯(lián)結(jié)軸8與上支座 17進(jìn)行聯(lián)結(jié)，側(cè)面上端呈圓錐型的加載小梁1