研究鋼管砼壓彎構(gòu)件在荷載與腐蝕下性能的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于研究鋼管混凝土壓彎構(gòu)件在長期荷載及電化學(xué)腐蝕環(huán)境下性能的試驗裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼管混凝土屬于組合結(jié)構(gòu)的一種，是指在鋼管中填充混凝土且兩種材料共同受力而形成的結(jié)構(gòu)。按鋼管的布置可分為實心鋼管混凝土、中空夾層鋼管混凝土和離心式鋼管混凝土等;按截面形狀可分為圓形、方/矩形、多邊形和異形鋼管混凝土等。鋼管混凝土在實際工程中往往承受較大的荷載，同時還要受到周圍環(huán)境中腐蝕性液體或氣體等的腐蝕作用，上述問題在工程設(shè)計與應(yīng)用中不容忽視，有必要進行研究。
[0003]為了研究鋼管混凝土壓彎構(gòu)件在偏心壓力和腐蝕共同作用下的受力性能，必然涉及到相應(yīng)的試驗裝置及方法。目前，已有用于鋼管混凝土壓彎構(gòu)件在長期荷載下性能研究的試驗裝置及方法或者用于鋼管混凝土壓彎構(gòu)件耐電化學(xué)腐蝕性能研究的試驗裝置及方法，但上述試驗裝置及方法只能實現(xiàn)一種作用，不能同時實現(xiàn)對鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的長期荷載作用和電化學(xué)腐蝕作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種研究鋼管砼壓彎構(gòu)件在荷載與腐蝕下性能的裝置及方法，本發(fā)明可同時實現(xiàn)對鋼管砼壓彎構(gòu)件的長期荷載作用和電化學(xué)腐蝕作用的試驗。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種研究鋼管砼壓彎構(gòu)件在荷載與腐蝕下性能的裝置，由加載機構(gòu)、腐蝕機構(gòu)和測量機構(gòu)三部分組成；
[0006]所述加載機構(gòu)包括支座，在支座上分別設(shè)置有固定端鉸支座和自由端鉸支座，所述固定端鉸支座與支座通過第一鉸支座固定桿和第一鉸支座固定桿螺帽固定連接，在自由端鉸支座的上方設(shè)置有鉸支座固定板，在自由端鉸支座與鉸支座固定板之間設(shè)置有上滾軸，在自由端鉸支座與支座之間設(shè)置有下滾軸，鉸支座固定板、自由端鉸支座和支座通過第二鉸支座固定桿和第二鉸支座固定桿螺帽固定連接;鋼管砼壓彎構(gòu)件的兩端分別與固定端鉸支座和自由端鉸支座相鉸接;在自由端鉸支座的外側(cè)設(shè)置有傳力板，所述傳力板的內(nèi)側(cè)與自由端鉸支座的外側(cè)相接觸，拉桿穿過傳力板和固定端鉸支座后，其固定端鉸支座側(cè)與第一拉桿螺帽相連接，另一側(cè)與第二拉桿螺帽相連接;在第二拉桿螺帽的外側(cè)設(shè)置有反力板，拉桿的外端穿過反力板后與第三拉桿螺帽相連接，在傳力板與反力板之間設(shè)置有千斤頂；
[0007]所述腐蝕機構(gòu)包括腐蝕槽、陰極板及外接直流電源，所述腐蝕槽通過支架設(shè)置在固定端鉸支座與自由端鉸支座之間，在腐蝕槽兩端的側(cè)壁上設(shè)置有預(yù)制孔;所述陰極板為環(huán)形結(jié)構(gòu)，其套裝在腐蝕槽內(nèi)的鋼管砼壓彎構(gòu)件外，陰極板與鋼管砼壓彎構(gòu)件之間留有間隙，所述腐蝕槽與陰極板絕緣設(shè)置;外接直流電源的負極與陰極板相連接，正極與鋼管砼壓彎構(gòu)件的鋼管相連接；
[0008]所述測量機構(gòu)包括第一荷載傳感器、第二荷載傳感器、第一機械式千分表、第二機械式千分表和第三機械式千分表，所述第一荷載傳感器套裝在第二拉桿螺帽與傳力板之間的拉桿外，第二荷載傳感器設(shè)置在千斤頂與傳力板之間；所述第一機械式千分表設(shè)置有三個，分別設(shè)置在鋼管輪壓彎構(gòu)件的中點和兩個三分點位置處，第二機械式千分表設(shè)置有兩個，分別設(shè)置在鋼管砼壓彎構(gòu)件與固定端鉸支座和自由端鉸支座的鉸接處，第三機械式千分表設(shè)置有兩個，分別設(shè)置在固定端鉸支座和自由端鉸支座的內(nèi)側(cè)。
[0009]采用所述的研究鋼管砼壓彎構(gòu)件在荷載與腐蝕下性能的裝置的方法，包括如下步驟:
[0010]步驟一:進行初始加載階段試驗，
[0011 ]步驟A:固定支座，在支座上分別放置固定端鉸支座和自由端鉸支座；
[0012]步驟B:將第一鉸支座固定桿穿過固定端鉸支座和支座，并旋緊第一鉸支座固定桿螺帽；
[0013]步驟C:在自由端鉸支座的上方放置鉸支座固定板，在自由端鉸支座與鉸支座固定板之間放置上滾軸，在自由端鉸支座與支座之間放置下滾軸，將第二鉸支座固定桿穿過鉸支座固定板、自由端鉸支座和支座，并旋入第二鉸支座固定桿螺帽;將鋼管砼壓彎構(gòu)件的兩端分別穿過腐蝕槽兩端側(cè)壁上的預(yù)制孔后，與固定端鉸支座和自由端鉸支座相鉸接；
[0014]步驟D:調(diào)整使鋼管砼壓彎構(gòu)件水平放置后，旋緊第二鉸支座固定桿螺帽；
[0015]步驟E:在自由端鉸支座的外側(cè)放置傳力板，傳力板的內(nèi)側(cè)與自由端鉸支座的外側(cè)相接觸，將拉桿依次穿過傳力板和固定端鉸支座后，從其固定端鉸支座側(cè)旋入第一拉桿螺帽，從另一側(cè)穿入第一荷載傳感器后，旋緊第二拉桿螺帽；
[0016]步驟F:通過第一機械式千分表測量鋼管砼壓彎構(gòu)件的撓度，通過第二機械式千分表測量支座沉降量，通過第三機械式千分表測量固定端鉸支座與傳力板之間的壓縮量；
[0017]步驟G:旋緊第二拉桿螺帽進行加載，直至達到設(shè)定荷載，同時記錄每級荷載及其對應(yīng)的撓度、壓縮量和支座沉降量；
[0018]步驟二:進行電化學(xué)腐蝕與長期加載階段試驗，
[0019]步驟A:保持初始加載值不變，首先在鋼管砼壓彎構(gòu)件與腐蝕槽之間進行密封和絕緣處理:
[0020]步驟B:將陰極板套裝在腐蝕槽內(nèi)的鋼管砼壓彎構(gòu)件外，陰極板與鋼管砼壓彎構(gòu)件之間留有間隙，所述腐蝕槽與陰極板絕緣設(shè)置；
[0021]步驟C:向腐蝕槽內(nèi)注入腐蝕液，使液面高度高于陰極板的上表面;將外接直流電源的負極與陰極板相連接，其正極與鋼管砼壓彎構(gòu)件的鋼管相連接;接通外接直流電源開始腐蝕，在腐蝕期間定期記錄荷載及其對應(yīng)的撓度、壓縮量和支座沉降量，直至達到腐蝕與長期加載期限；
[0022]步驟三:進行破壞加載階段試驗，
[0023]步驟A:抽出腐蝕液，拆除外接直流電源、腐蝕槽和陰極板；
[0024]步驟B:在第二拉桿螺帽外側(cè)的拉桿上穿入反力板，并旋入第三拉桿螺帽，在傳力板與反力板之間放入第二荷載傳感器和千斤頂；
[0025]步驟C:通過千斤頂對鋼管砼壓彎構(gòu)件做一次性破壞加載試驗，同時記錄荷載及其對應(yīng)的撓度、壓縮量和支座沉降量；
[0026]步驟四:根據(jù)以上三個階段試驗測得的數(shù)據(jù)，繪制鋼管砼壓彎構(gòu)件的偏心壓力-跨中撓度受力全過程曲線。
[0027]本發(fā)明的有益效果:
[0028]1.本發(fā)明可同時實現(xiàn)對鋼管砼壓彎構(gòu)件的長期荷載作用和電化學(xué)腐蝕作用的試驗；
[0029 ] 2.本發(fā)明采用電化學(xué)腐蝕，腐蝕速度高于自然環(huán)境腐蝕，可以加快試驗進度；
[0030]3.本發(fā)明通過初始加載階段、電化學(xué)腐蝕與長期加載階段和破壞加載階段所得試驗數(shù)據(jù)可以繪制出鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的偏心壓力-跨中撓度受力全過程曲線。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為本發(fā)明進行初始加載階段試驗所使用的裝置的主視圖；
[0032]圖2為本發(fā)明進行初始加載階段試驗所使用的裝置的俯視圖；
[0033]圖3為本發(fā)明進行電化學(xué)腐蝕與長期加載階段試驗所使用的裝置的主視圖；
[0034]圖4為本發(fā)明進行破壞加載階段試驗所使用的裝置的俯視圖；
[0035]圖5為某一方截面實心鋼管砼壓彎構(gòu)件偏心壓力-跨中撓度受力全過程曲線圖；
[0036]圖中:1-支座，2a-固定端鉸