[发明专利]海洋环境与动载耦合试验设备系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋环境与动载耦合试验设备系统，可模拟海工结构处于海洋腐蚀环境与动荷载同时作用的实际服役情况，可用于跨海桥梁、海港码头结构构件实际服役状态的模拟试验，可作为海工结构安全性与耐久性评价的试验设备，可应用于海工结构领域的科研、生产与鉴定。

背景技术

目前国内建造了大量跨海桥梁与海港码头，随着使用年限的增加，这些结构在海洋环境与荷载共同作用下大都出现了钢筋锈蚀、构件断裂等局部损伤，部分结构甚至出现了结构局部倒塌、整体滑移等严重的破坏情况。海工结构的局部及整体破坏给国家造成了巨大经济损失，结构过早失效的根本原因主要是海工结构在承受外载荷的同时还经历着海洋环境作用。多因素共同作用时，对混凝土的破坏作用并不是各单一因素作用的简单叠加，各因素产生的交互作用使得实际服役中的混凝土破坏过程复杂化，也使得从单一因素作用条件下研究所得结论和经验公式具有一定的局限性。因此，开展海洋环境与动载耦合作用对海工混凝土耐久性的影响研究具有现实意义。

从国内外研究现状来看，考虑荷载与环境耦合作用下的混凝土耐久性研究已经得到业界的重视，许多大学和科研机构都开展了此方面的研究工作，我国在这方面的研究基本与国外同步，也取得了不少研究成果。但总体来说，无论国内还是国外，研究人员对多因素作用下的结构耐久性破坏大都集中的理论分析方面，缺乏相关试验成果，这是由于耦合作用的加载试验装置设计复杂造成的。目前少量的试验成果多集中在静载荷与环境因素的耦合作用，至于疲劳载荷与环境因素耦合作用的研究报道就更少，且多以间接方式–交替作用来研究循环载荷与腐蚀介质对结构的影响。因此，此类研究仍处于起步阶段，从现有研究资料来看，目前该类试验方面存在以下问题：

（1）目前研究没有考虑工程结构的实际服役情况，仅仅从理论研究角度设计荷载试验，部分海水环境浸泡或喷洒是在卸载以后进行的，或者交替进行的，没能充分考虑荷载与环境侵蚀的耦合效应；

（2）研究仅限于室内试验，缺乏对实际工程长期耐久性的了解，多数研究成果仅得出外加应力水平对混凝土抗氯离子渗透性能的定性表述，无法建立快速试验与实际工程长期耐久性之间的定量关系。

总体来说，现有试验方法不能代表实际工程状态，研究成果尚需进一步深化才能用于指导实际工程的设计施工，还需开展更为系统、详细的研究工作。因此，本专利针对这一技术难题，发明一种海洋环境与动载耦合试验设备系统，以实现对海工混凝土实际服役状态的真实模拟，专利主要根据是系统并全面的开展混凝土耐久性研究的前提条件。

发明内容

本发明的目的是为了开发和研制一种适合海洋工程构件在海洋环境和动载同时作用下的耦合试验设备系统。本发明的目的是通过下述技术方案实现的:

海洋环境与动载耦合试验设备系统，其包括：

（1）海洋环境模拟环境箱设备，所述海洋环境模拟环境箱设备包括环境箱及盐水喷洒装置，所述盐水喷洒装置包括设置于环境箱箱体内的盐水喷洒喷头，环境箱箱体内设置有溢流口及排水口；及

（2）电液伺服动静试验机，所述电液伺服动静试验机包括对试件施加动力荷载的试验机加载头、动力荷载控制电路，还包括用于对所述盐水喷洒装置提供盐水及压缩空气的电控柜，电控柜与所述盐水喷洒装置之间通过气管和水管连接；

试件由夹持件固定于所述海洋环境模拟环境箱箱体内的试件支座上，在盐水浸泡、盐水涨落、盐水喷雾的不同环境下由电液伺服试验机加载压缩、拉伸及弯曲变形荷载。

作为本发明中的海洋环境与动载耦合试验设备系统，通过海洋环境模拟环境箱设备及动载加载设备的配合，可实现海洋环境下的加载试验，较为真实的海工结构的实际服役情况。

所述电液伺服动静试验机通过动力荷载控制电路可对试验机加载头施加正弦、方波、三角波、单调波和简单正弦叠加波荷载。

所述电液伺服动静试验机通过动力荷载控制电路设置所述环境箱箱体内水面涨落潮、喷洒盐雾的间歇喷洒周期或连续喷洒操作、涨落周期、喷雾压力及喷雾时间。从而模拟出更多样及更真实的海洋环境，喷雾时间及周期可随意设定；盐雾喷洒分布均匀，盐雾沉降自由调节。

所述电液伺服动静试验机最大静态试验力为±500kN，最大动态试验力为±400kN，频率范围为0.01～20hz，作动器行程为±75mm，精度为示值的±1%。

所述环境箱箱体内还设置有盐雾沉降量测量装置及液位控制装置，以准确测量盐雾的沉隆量及液位的控制。