一种钢结构耐久性实验方法技术

本发明专利技术涉及钢结构耐久性检测技术领域，具体涉及一种钢结构耐久性实验方法，所述实验方法基于一钢结构耐久性设备来实现，设备包括底座、控制器、加热机构、冷却机构和加载机构，加热机构包括实验箱、两组固定组件和三组加热组件，冷却机构包括供水箱、输送组件和若干组喷淋组件，加载机构包括滑动组件和牵引组件，所述滑动组件设在底座的顶部，所述牵引组件设在滑动组件的顶部，输送组件、滑动组件、牵引组件和三组加热组件均与控制器为电性连接，本发明专利技术的一种钢结构耐久性实验设备及实验方法，具备多种实验方式，实验人员能测出钢结构在不同状态下的耐久性数据，进一步提升了本设备的实用性。

An experimental method for durability of steel structure

【技术实现步骤摘要】
一种钢结构耐久性实验方法
本专利技术涉及钢结构耐久性检测
，具体涉及一种钢结构耐久性实验方法。
技术介绍
钢材以其高强、体积小、制造与安装方便等诸多优点，愈来愈广泛地用于建筑构造，但由于自然环境因素影响和外界有害物质侵蚀，钢材容易发生腐蚀，进而引起构件有效断面减小而导致承载力下降。另外：在反复载荷作用下，因裂缝扩展、损伤累计会引起疲劳破坏，因此钢结构的耐久性问题是工程界高度关注的一个问题。目前关于钢结构的耐久性研究主要集中在：保护膜破坏耐久性、大气腐蚀母材断面损伤耐久性、大气和应力联合作用下承载能力耐久性以及疲劳累计损伤耐久性等四个方面。我国专利申请号CN201610399403.7；公开日：2016.09.21公开了一种用于钢筋混凝土结构耐久性实验参数检测或监测的终端装置，属于土木工程
它解决了现有用于钢筋混凝土结构耐久性实验参数检测或监测装置工作效率低的问题。本用于钢筋混凝土结构耐久性实验参数检测或监测的终端装置包括：装置盒体，具有用于容纳导线的容置腔；装置盒盖，扣合在装置盒体上，在装置盒盖面部设置有用于与外部仪器相连的若干实验插座以及若干检测或监测插座；三档开关，设置为至少一个，三档开关穿设在装置盒盖上且三档开关通过导线与对应的实验插座、检测或监测插座以及钢筋混凝土试件相连。本专利技术具有工作效率高、测量误差小的优点。我国专利申请号CN201110279169.1；公开日：2012.03.14公开了一种鞭形锁耐久实验控制方法，包括步骤：①打开工位开关信号；②单片机控制鞭形锁一侧电磁阀从而使气缸推动鞭形锁向一侧扭转，扭转到位后，停止转动；继而单片机控制鞭形锁另一侧电磁阀使得气缸推动鞭形锁向另一侧扭转，扭转到位后，停止转动；如此循环操作直至达到实验设定的循环数值；③实验停止。按照本专利技术的处理方法，本专利技术采用单片机控制替换现有的PLC控制，通过单片机对整个实验循环过程的控制，实现了高度的自动化，无需人工手动参与，简化了操作，降低了故障率，提高了工作效率，同时降低了人力成本。以上两个专利技术的结构存在以下不足：1.没用设计具体的施加压力的加载结构，仅仅是通过使钢结构构件外表生锈，不改变其内部质地，因而不能有效模拟钢结构在受到自然环境影响下的质地变化后的耐久实验，如受高温影响，即无法模拟出钢结构在大气和应力联合作用下的承载能力耐久性。2.同时没有设计计数功能，无法准确获悉向钢结构施加载荷的次数，以及通过统计载荷次数研究出钢结构的疲劳累计损伤耐久性。3.钢结构的实验方式比较单一，无法测出钢结构不同状态下的耐久性，实用性有待提升。根据现有技术的不足，因而有必要设计一种具有具体加载结构，并能改变钢结构内部质地，有效模拟其受自然环境影响后的耐久性，同时具备统计功能，能准确获悉钢结构受外力加载次数与疲劳累计损伤耐久性之间的关系，并具备多种实验方式，能测出不同状态下的钢结构耐久性实验设备及实验方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钢结构耐久性实验设备及实验方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：提供一种钢结构耐久性实验方法，所述实验方法基于一钢结构耐久性设备来实现，设备包括底座、控制器、加热机构、冷却机构和加载机构，所述控制器固定设在底座的顶部，所述加热机构固定设在底座的顶部以加热钢结构，加热机构包括实验箱、两组固定组件和三组加热组件，所述实验箱固定设在底座的顶部，并且实验箱为矩形壳体结构，两组固定组件呈对称设在实验箱的内侧底部，三组加热组件均设在实验箱的内壁上，所述冷却机构设在密封罩的两端以冷却钢结构，冷却机构包括供水箱、输送组件和若干组喷淋组件，所述供水箱固定设在底座的顶部，所述输送组件连通设置在供水箱上，若干组喷淋组件呈对称设在实验箱的内侧顶部两端，所述加载机构滑动设在实验箱的前部以向钢结构施加载荷，加载机构包括滑动组件和牵引组件，所述滑动组件设在底座的顶部，所述牵引组件设在滑动组件的顶部，输送组件、滑动组件、牵引组件和三组加热组件均与控制器为电性连接。进一步的，所述实验箱的敞开端上滑动设有防护门，所述防护门上设有把手，实验箱的侧壁上设有排水管，并且实验箱的顶部设有排气罩，每组加热组件均包括两个安装板和若干个电加热管，两个安装板固定设在实验箱的内壁上，两个安装板之间固定设有防护栏，若干个电加热管等间距设在两个安装板之间并位于防护栏的内部，实验箱的内壁上还设有温度传感器，温度传感器和若干个电加热管均与控制器电连接。进一步的，每组所述固定组件均包括限位槽和固定插销，所述限位槽固定设置在实验箱的内侧底部，限位槽的两端均固定设置有锁止块，并且限位槽的内部等间距设置有两个定位块，所述固定插销水平插设在限位槽的内部，其中一个锁止块和两个定位块上均设有可供固定插销穿过的通孔，另一个锁止块上设有可供固定插销插入的的插孔，固定插销的一端自一个锁止块和两个定位块上的通孔穿过，其另一端与另一个锁止块上的插孔插设连接。进一步的，所述滑动组件包括电动推杆、滑轨和滑台，所述滑轨固定设在底座的顶部，所述滑台滑动设在滑轨上，滑台的顶部呈对称设置有四个电动伸缩脚，滑台的底部呈对称设置有四个与滑轨滑动连接的滑轮，并且滑台的一个侧壁上固定设有连接块，所述电动推杆通过固定套水平设在底座上，并且其输出端与连接块固定连接，滑台的另一个侧壁上固定设有套块，滑台的旁侧呈对称设置有两个支撑块，两个支撑块之间设有导向杆，所述套块与导向杆插设连接，所述电动推杆和四个电动伸缩脚均与控制器电连接。进一步的，所述牵引组件包括伺服电机、往复套和牵引杆，四个电动伸缩脚的顶部固定设有支撑板，所述伺服电机固定设在支撑板上，伺服电机的输出端上套设有缺齿齿轮，所述往复套通过两个对称设置有的滑杆滑动设在支撑板靠近伺服电机的一侧外壁上，并且往复套的内壁上呈对称设置有两个均与缺齿齿轮啮合连接的齿条，并且支撑板的两端均固定连接有与滑杆滑动连接的限位套，每个滑杆远离往复套的一端均固定连接有防脱块，靠近防护门的防脱块上设有固定块，所述牵引杆竖直设在固定块的底部，牵引杆的旁侧还装有位置传感器，并且牵引杆上套设有连接块和力传感器，连接块上设有可供牵引杆穿过的圆孔，连接块的外壁上还固定连接有螺纹杆，所述伺服电机、位置传感器和力传感器均与控制器电连接。进一步的，所述供水箱的顶部呈一体成型设置有注水口，所述注水口上设有旋盖，并且供水箱的外壁上设有玻璃观察窗，所述玻璃观察窗上设有刻度值。进一步的，所述输送组件包括吸水泵、第一输送管、第二输送管和分流管，所述吸水泵固定设在底座的顶部并位于供水箱的旁侧，所述第一输送管设在供水箱和吸水泵之间，所述第二输送管设在吸水泵的另一端，所述分流管连通设在第二输送管远离吸水泵的一端，并且分流管远离第二输送管的一端等间距设置有若干个流出口，所述吸水泵与控制器电连接。进一步的，每组喷淋组件均包括雾化喷头和连接管，所述连接管连通设在流出口上，并且连接管的另一端穿过实验箱延申至其内侧顶部，所述雾化喷头固定连接在连接管远离流出口的一端，连接管上还套设有密封圈，所述密封圈与实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢结构耐久性实验方法，所述实验方法基于一钢结构耐久性设备来实现，所述实验方法包括以下步骤：/n步骤一：制作实验用的钢结构，然后在钢结构的所有支撑脚上钻孔，钻孔与通孔以及插孔的轴线一致，并且在钢结构靠近防护门的顶部外壁上打出螺纹孔，接着拉开防护门，将打孔后的钢结构放入实验箱（30）的内部，并保持钢结构的支撑脚位于两个限位槽（310）的内部，然后利用固定组件（31）将钢结构与两个限位槽（310）一一固定，为其耐久实验的进行提供前提基础，接着将防护门合紧；/n步骤二：通过控制器（2）启动若干个电加热管（321），从而对钢结构进行加热，通常钢材加热到40摄氏度，便满足实验的要求，因而将控制器（2）内部的温度预设值设为40摄氏度，若干个电加热管（321）对钢结构进行加热后，实验箱（30）内部的热量开始积聚，温度升为40摄氏度时，温度传感器（300）检测到这一信号并传送给控制器（2），控制器（2）接收到温度信号后，断电若干个电加热管（321），停止加热，并利用实验箱（30）保温一定时间，此处，保温时间不具体设定，钢架于实验箱（30）的内部保温一定时间后，通过控制器（2）启动吸水泵（410），从而通过第一输送管（411）将供水箱（40）内的水输送至吸水泵（410）的内部，再通过第二输送管（412）将水从吸水泵（410）的内部输送至分流管（413）的内部，流出口用来将水输送至喷淋组件（42）内部，水流入分流管（413）内时，从流出口流入连接管（421）的内部，然后再从连接管（421）流入雾化喷头（420）内，接着由雾化喷头（420）喷向钢结构，雾化喷头（420）喷出的水流呈雾状水滴，既扩大了喷头的喷洒范围和水滴与钢结构的接触面积，增快钢结构的冷却速度，达到急剧冷却效果，同时雾状水滴可有效较小水资源的损耗，有利于节约水资源和降低实验成本，钢结构在加热好并保温一定时间后，再进行水冷却，可达到急剧冷却的效果，此时钢结构的内部产生了内应力，钢结构的质地变脆，从而这种快速方式模拟钢结构于实际应用中受高温后的质地变化，进而方便耐久实验；/n步骤三：钢结构进行急剧冷却后，其质地变脆，已与实际应用中受高温后的质地变化的钢结构无异，打开防护门，通过控制器（2）启动电动推杆（500），从而使其输出端收缩，因而通过连接块（517）将滑台（502）向靠近实验箱（30）的一端拉动，由于滑台（502）通过滑轮与滑轨（501）滑动连接，进而带动滑台（502）于滑轨（501）上向靠近实验箱（30）的一端滑动，导向杆起到导向作用，保证滑台（502）运作的稳固性；/n步骤四：防护门打开后，首先将连接杆沿其外壁上的螺纹杆安装在之前钢结构顶部外壁上所打的螺纹孔内，并保持力传感器（518）正面朝上，当滑台（502）向靠近实验箱（30）的一端拉动时，位置传感器（516）检测到连接块（517）的位置信号后，将这一信号传送给控制器（2），控制器（2）断电电动推杆（500），从而使得滑台（502）停止滑动，此时牵引杆（512）位于力传感器（518）的正上方，然后通过控制器（2）启动四个电动伸缩脚（503），从而带动牵引杆（512）下降，直至其插入连接块（517）上的圆孔内停止，此时，连接块（517）将钢结构与牵引组件（51）连为一体，然后通过牵引组件（51）向钢结构施加外力进行往复加载实验，以模拟其于实际应用中受到高温影响质地变脆后的耐久性，控制器（2）上设有显示屏，牵引杆（512）每推动和拉动一次钢结构设定为一次外力加载，并实时在显示屏上计数一次，控制器（2）的内部还设有钢结构的位移设定值，待所测钢结构发生的位移超过设定值，此时意味着钢结构已经超过了承受极限，即已经被破坏失去使用价值，然后再根据显示屏上的外力加载的计数次数，可精确测出钢结构于实际应用中受高温影响质地变脆后并在受到某一载荷作用下的耐久性；/n所述钢结构耐久性实验设备包括底座（1）、控制器（2）、加热机构（3）、冷却机构（4）和加载机构（5），所述控制器（2）固定设在底座（1）的顶部，所述加热机构（3）固定设在底座（1）的顶部以加热钢结构，加热机构（3）包括实验箱（30）、两组固定组件（31）和三组加热组件（32），所述实验箱（30）固定设在底座（1）的顶部，并且实验箱（30）为矩形壳体结构，两组固定组件（31）呈对称设在实验箱（30）的内侧底部，三组加热组件（32）均设在实验箱（30）的内壁上，所述冷却机构（4）设在密封罩的两端以冷却钢结构，冷却机构（4）包括供水箱（40）、输送组件（41）和若干组喷淋组件（42），所述供水箱（40）固定设在底座（1）的顶部，所述输送组件（41）连通设置在供水箱（40）上，若干组喷淋组件（42）呈对称设在实验箱（30）的内侧顶部两端，所述加载机构（5）滑动设在实验箱（30）的前部以向...

【技术特征摘要】
1.一种钢结构耐久性实验方法，所述实验方法基于一钢结构耐久性设备来实现，所述实验方法包括以下步骤：
步骤一：制作实验用的钢结构，然后在钢结构的所有支撑脚上钻孔，钻孔与通孔以及插孔的轴线一致，并且在钢结构靠近防护门的顶部外壁上打出螺纹孔，接着拉开防护门，将打孔后的钢结构放入实验箱（30）的内部，并保持钢结构的支撑脚位于两个限位槽（310）的内部，然后利用固定组件（31）将钢结构与两个限位槽（310）一一固定，为其耐久实验的进行提供前提基础，接着将防护门合紧；
步骤二：通过控制器（2）启动若干个电加热管（321），从而对钢结构进行加热，通常钢材加热到40摄氏度，便满足实验的要求，因而将控制器（2）内部的温度预设值设为40摄氏度，若干个电加热管（321）对钢结构进行加热后，实验箱（30）内部的热量开始积聚，温度升为40摄氏度时，温度传感器（300）检测到这一信号并传送给控制器（2），控制器（2）接收到温度信号后，断电若干个电加热管（321），停止加热，并利用实验箱（30）保温一定时间，此处，保温时间不具体设定，钢架于实验箱（30）的内部保温一定时间后，通过控制器（2）启动吸水泵（410），从而通过第一输送管（411）将供水箱（40）内的水输送至吸水泵（410）的内部，再通过第二输送管（412）将水从吸水泵（410）的内部输送至分流管（413）的内部，流出口用来将水输送至喷淋组件（42）内部，水流入分流管（413）内时，从流出口流入连接管（421）的内部，然后再从连接管（421）流入雾化喷头（420）内，接着由雾化喷头（420）喷向钢结构，雾化喷头（420）喷出的水流呈雾状水滴，既扩大了喷头的喷洒范围和水滴与钢结构的接触面积，增快钢结构的冷却速度，达到急剧冷却效果，同时雾状水滴可有效较小水资源的损耗，有利于节约水资源和降低实验成本，钢结构在加热好并保温一定时间后，再进行水冷却，可达到急剧冷却的效果，此时钢结构的内部产生了内应力，钢结构的质地变脆，从而这种快速方式模拟钢结构于实际应用中受高温后的质地变化，进而方便耐久实验；
步骤三：钢结构进行急剧冷却后，其质地变脆，已与实际应用中受高温后的质地变化的钢结构无异，打开防护门，通过控制器（2）启动电动推杆（500），从而使其输出端收缩，因而通过连接块（517）将滑台（502）向靠近实验箱（30）的一端拉动，由于滑台（502）通过滑轮与滑轨（501）滑动连接，进而带动滑台（502）于滑轨（501）上向靠近实验箱（30）的一端滑动，导向杆起到导向作用，保证滑台（502）运作的稳固性；
步骤四：防护门打开后，首先将连接杆沿其外壁上的螺纹杆安装在之前钢结构顶部外壁上所打的螺纹孔内，并保持力传感器（518）正面朝上，当滑台（502）向靠近实验箱（30）的一端拉动时，位置传感器（516）检测到连接块（517）的位置信号后，将这一信号传送给控制器（2），控制器（2）断电电动推杆（500），从而使得滑台（502）停止滑动，此时牵引杆（512）位于力传感器（518）的正上方，然后通过控制器（2）启动四个电动伸缩脚（503），从而带动牵引杆（512）下降，直至其插入连接块（517）上的圆孔内停止，此时，连接块（517）将钢结构与牵引组件（51）连为一体，然后通过牵引组件（51）向钢结构施加外力进行往复加载实验，以模拟其于实际应用中受到高温影响质地变脆后的耐久性，控制器（2）上设有显示屏，牵引杆（512）每推动和拉动一次钢结构设定为一次外力加载，并实时在显示屏上计数一次，控制器（2）的内部还设有钢结构的位移设定值，待所测钢结构发生的位移超过设定值，此时意味着钢结构已经超过了承受极限，即已经被破坏失去使用价值，然后再根据显示屏上的外力加载的计数次数，可精确测出钢结构于实际应用中受高温影响质地变脆后并在受到某一载荷作用下的耐久性；
所述钢结构耐久性实验设备包括底座（1）、控制器（2）、加热机构（3）、冷却机构（4）和加载机构（5），所述控制器（2）固定设在底座（1）的顶部，所述加热机构（3）固定设在底座（1）的顶部以加热钢结构，加热机构（3）包括实验箱（30）、两组固定组件（31）和三组加热组件（32），所述实验箱（30）固定设在底座（1）的顶部，并且实验箱（30）为矩形壳体结构，两组固定组件（31）呈对称设在实验箱（30）的内侧底部，三组加热组件（32）均设在实验箱（30）的内壁上，所述冷却机构（4）设在密封罩的两端以冷却钢结构，冷却机构（4）包括供水箱（40）、输送组件（41）和若干组喷淋组件（42），所述供水箱（40）固定设在底座（1）的顶部，所述输送组件（41）连通设置在供水箱（40）上，若干组喷淋组件（42）呈对称设在实验箱（30）的内侧顶部两端，所述加载机构（5）滑动设在实验箱（30）的前部以向钢结构施加载荷，加载机构（5）包括滑动组件（50）和牵引组件（51），所述滑动组件（50）设在底座（1）的顶部，所述牵引组件（51）设在滑动组件（50）的顶部，输送组件（41）、滑动组件（50）、牵引组件（51）和三组加热组件（32）均与控制器（2）为电性连接。


2.根据权利要求1所述的一种钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔卷厂，李启同，
申请(专利权)人：崔卷厂，
类型：发明
国别省市：陕西;61