一种基于四点弯曲加载的混凝土徐变测试装置，包括试件支撑装置、挠度测试装置和荷载施加装置，混凝土梁试件设置于试件支撑装置上，挠度测试装置包括连接于混凝土梁试件上方的横杆支撑柱，横杆支撑柱上方连接水平横杆，水平横杆的中心位于混凝土梁试件中心的正上方，在水平横杆的中心处设置有位移传感器，荷载施加装置向混凝土梁试件两端对称施加不同的荷载，本发明专利技术还提供了基于该装置的数据分析方法，由相邻两次加载的载荷重量差与位移传感器的挠度差得到混凝土的弹性模量，由施加的荷载总重量与位移传感器的挠度读数得到混凝土的徐变度，本发明专利技术可消除收缩变形影响并反映复杂应力状态下混凝土的徐变性质，具有操作简单、测试精度高等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种基于四点弯曲加载的混凝土徐变测试装置与分析方法
本专利技术属于复杂应力状态下混凝土徐变
，涉及一种基于四点弯曲加载的混凝土徐变测试与分析方法，还可用于测试混凝土的弹性模量。
技术介绍
混凝土的徐变是指在持续荷载作用下发生的缓慢变形，是影响结构物耐久性和安全性的重要指标之一。国内外常见的混凝土徐变测试方法包括单轴压缩徐变和单轴拉伸徐变。目前这两种测试方法主要存在以下两方面的不足：(1)徐变试验过程中混凝土试件处于简单的单轴压缩或拉伸受力状态，但实际混凝土结构物(如道路、桥梁、大坝等)常处于复杂的拉压应力状态下，加上混凝土的压缩徐变不同于拉伸徐变，因此单轴压缩或拉伸应力状态下的徐变结果无法充分表征实际结构物的徐变行为。(2)单轴压缩或者拉伸徐变试验过程中无法消除混凝土收缩变形的影响。混凝土的收缩变形主要由水泥水化反应或外部干燥导致混凝土内部湿度降低所引起，与外部施加荷载无关。目前单轴压缩或拉伸徐变均是基于叠加原理，同时对加载试件与未加载试件的变形进行测试，将加载试件的变形减去未加载试件的变形以消除收缩变形的影响。这种处理方法不仅增加试验成本，还会因测试变量的增多而引入较大的测试误差，特别是对于早龄期混凝土，其收缩变形对徐变变形测试结果准确性的影响更为显著。综上所述，现有的混凝土徐变测试方法仍存在一些不足之处。为了得到更为准确的混凝土徐变测试结果，有必要专利技术一种能反映实际结构的受力状态和消除收缩变形对测试影响的徐变测试与分析方法。
技术实现思路
为了解决现有混凝土压缩徐变和拉伸徐变测试中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于四点弯曲加载的混凝土徐变测试装置与分析方法，该装置可消除收缩变形影响并反映复杂应力状态下混凝土的徐变性质，具有操作简单、价格便宜、测试精度高等优点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于四点弯曲加载的混凝土徐变测试装置，包括试件支撑装置、挠度测试装置和荷载施加装置，混凝土梁试件4设置于试件支撑装置上且两个支点对称位于混凝土梁试件4的两端位置，所述挠度测试装置包括连接于混凝土梁试件4上方的横杆支撑柱6，横杆支撑柱6上方连接水平横杆5，水平横杆5的中心位于混凝土梁试件4中心的正上方，在水平横杆5的中心处设置有用于测量弯曲徐变试验过程中混凝土梁试件4中心与横杆支撑柱6位置挠度差的位移传感器8，所述荷载施加装置用于向混凝土梁试件4两端对称施加不同的荷载。所述试件支撑装置共两套，每套均主要由一根支撑钢管1、六根斜压钢管2和六根横拉钢管3组成，采用三角支撑方式，焊接为整体。所述试件支撑装置的净高即支撑钢管1的高度为800mm，净跨即两根支撑钢管1的距离为1150mm，所述横杆支撑柱6有两根，设置在混凝土梁试件4的两端，两根横杆支撑柱6的间距为700mm。所述挠度测试装置采用轻质亚克力板材加工而成，以减小对挠度测试结果的影响。所述横杆支撑柱6采用环氧结构胶与混凝土梁试件4连接在一起。所述荷载施加装置采用恒重加载方式，主要由牵引挂钩10、砝码11和尼龙绳12组成，砝码11设置于牵引挂钩10上，牵引挂钩10挂在尼龙绳12上，尼龙绳12对称地穿挂在混凝土梁试件4下方，所述砝码11有多个，通过逐个添加砝码11来实现逐级加载。本专利技术还提供了基于所述基于四点弯曲加载的混凝土徐变测试装置的数据分析方法，其特征在于：由相邻两次加载的载荷重量差ΔPe与位移传感器8的挠度差Δfe按下式计算得到混凝土的弹性模量E：式中：a为荷载施加装置与混凝土梁试件4支点的间距；l为混凝土梁试件4的净跨；b为横杆支撑柱6与混凝土梁试件4支点的最近距离；I为混凝土梁试件4的截面惯性矩，且I＝wh3/12，w和h分别为梁宽和梁高；由施加的荷载总重量Pt与位移传感器8的挠度读数Δft(t)按下式计算得到混凝土的徐变度C(t,t0)：式中：G为混凝土梁试件4的均布自重荷载；e为混凝土梁试件4悬臂端长度；t0为荷载总重量Pt的作用时间。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过改进混凝土徐变的测试装置，消除试验过程中的误差源，提高测试准确性，同时反映复杂应力状态下的徐变发展特征，并根据测试装置的特征提出相应的徐变分析方法。具有测试稳定、结果精度高等优点。附图说明图1为试件支撑装置三维示意图。图2为挠度测试装置主视图。图3为挠度测试装置俯视图。图4为荷载施加装置主视图。图5为混凝土梁简图。图中：1支撑钢管；2斜压钢管；3横拉钢管；4混凝土梁试件；5水平横杆；6横杆支撑柱；7螺母；8位移传感器；9固定螺丝；10牵引挂钩；11砝码；12尼龙绳。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。本专利技术徐变测试装置主要由试件支撑装置、挠度测试装置和荷载施加装置三部分组成。混凝土梁试件4设置于试件支撑装置上且两个支点对称位于混凝土梁试件4的两端位置，挠度测试装置测量弯曲徐变试验过程中的挠度差，荷载施加装置用于向混凝土梁试件4两端对称施加不同的荷载。具体地，参考图1，试件支撑装置共两套，每套均主要由一根支撑钢管1、六根斜压钢管2和六根横拉钢管3组成，采用三角支撑方式，焊接为整体，以减小徐变试验中支座扰动对挠度测试结果的影响，保证其稳定性。三角支撑方式是指，每套中，三根斜压钢管2的顶端连接在支撑钢管1的一端，另三根斜压钢管2的顶端连接在支撑钢管1的另一端，同一端的三根斜压钢管2呈三角排布，其底端在地面上分别位于一个等边三角形的顶角上，同一端的三根斜压钢管2之间，连接三根横拉钢管3，加强稳定。其中，支撑钢管1和斜压钢管2的直径均为40mm，横拉钢管3的直径为20mm。支撑钢管1的高度即试件支撑装置的净高为800mm，两根支撑钢管1的距离即试件支撑装置的净跨为1150mm。参考图2和图3，挠度测试装置采用轻质亚克力板材加工而成，以减小对挠度测试结果的影响。挠度测试装置主要由水平横杆5、横杆支撑柱6、螺母7、位移传感器8和固定螺丝9组成。横杆支撑柱6有两个，设置在混凝土梁试件4的两端上方位置，间距为700mm，采用环氧结构胶与混凝土梁试件4连接在一起，该种连接方法可以有效地减小支座扰度引起的测量误差。横杆支撑柱6上方用螺母7连接水平横杆5，水平横杆5的中心位于混凝土梁试件4中心的正上方，位移传感器8以固定螺丝9安装于水平横杆5的中心处，用于测量弯曲徐变试验过程中混凝土梁试件4中心与横杆支撑柱6位置挠度差。参考图4，挠荷载施加装置采用恒重加载方式，主要由牵引挂钩10、砝码11和尼龙绳12组成，砝码11设置于牵引挂钩10上，牵引挂钩10挂在尼龙绳12上，尼龙绳12对称地穿挂在混凝土梁试件4下方，距离支点200mm处。砝码11有多个，通过逐个添加砝码11来实现逐级加载。本专利技术数据分析方法要包括基于试验施加的荷载以及挠度实测数据分析得到混凝土弹性模量与徐变度。混凝土梁简图如图5所示。根据简支梁弹性力学的基本解，混凝土的弹性模量E可由相邻两次加载的砝码11重量差ΔPe与位移传感器8的挠度差Δfe按下式计算得到：式中：a为尼龙绳12与支点的间距；l为混凝土梁试件4的净跨；b为横杆支撑柱6与支点的最近距离；I为混凝土梁的截面惯性矩，且I＝wh3/12，w和h分别为梁宽和梁高。根据简支梁粘弹性力学的基本解，混凝土的徐变度C(t,t0)可由施加的砝码1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于四点弯曲加载的混凝土徐变测试装置，包括试件支撑装置、挠度测试装置和荷载施加装置，混凝土梁试件(4)设置于试件支撑装置上且两个支点对称位于混凝土梁试件(4)的两端位置，其特征在于，所述挠度测试装置包括连接于混凝土梁试件(4)上方的横杆支撑柱(6)，横杆支撑柱(6)上方连接水平横杆(5)，水平横杆(5)的中心位于混凝土梁试件(4)中心的正上方，在水平横杆(5)的中心处设置有用于测量弯曲徐变试验过程中混凝土梁试件(4)中心与横杆支撑柱(6)位置挠度差的位移传感器(8)，所述荷载施加装置用于向混凝土梁试件(4)两端对称施加不同的荷载。
【技术特征摘要】
1.一种基于四点弯曲加载的混凝土徐变测试装置，包括试件支撑装置、挠度测试装置和荷载施加装置，混凝土梁试件(4)设置于试件支撑装置上且两个支点对称位于混凝土梁试件(4)的两端位置，其特征在于，所述挠度测试装置包括连接于混凝土梁试件(4)上方的横杆支撑柱(6)，横杆支撑柱(6)上方连接水平横杆(5)，水平横杆(5)的中心位于混凝土梁试件(4)中心的正上方，在水平横杆(5)的中心处设置有用于测量弯曲徐变试验过程中混凝土梁试件(4)中心与横杆支撑柱(6)位置挠度差的位移传感器(8)，所述荷载施加装置用于向混凝土梁试件(4)两端对称施加不同的荷载。2.根据权利要求1所述基于四点弯曲加载的混凝土徐变测试装置，其特征在于，所述试件支撑装置共两套，每套均主要由一根支撑钢管(1)、六根斜压钢管(2)和六根横拉钢管(3)组成，采用三角支撑方式，焊接为整体。3.根据权利要求2所述基于四点弯曲加载的混凝土徐变测试装置，其特征在于，所述试件支撑装置的净高即支撑钢管(1)的高度为800mm，净跨即两根支撑钢管(1)的距离为1150mm，所述横杆支撑柱(6)有两根，设置在混凝土梁试件(4)的两端，两根横杆支撑柱(6)的间距为700mm。4.根据权利要求1或3所述基于四点弯曲加载的混凝土徐变测试装置，其特征在于，所述挠度测试装置采用轻质亚克力板材加工而成，...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁思明，魏亚，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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