[发明专利]研究钢管砼压弯构件在荷载与腐蚀下性能的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，特别是涉及一种用于研究钢管混凝土压弯构件在长期荷载及电化学腐蚀环境下性能的试验装置及方法。

背景技术

钢管混凝土属于组合结构的一种，是指在钢管中填充混凝土且两种材料共同受力而形成的结构。按钢管的布置可分为实心钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土和离心式钢管混凝土等；按截面形状可分为圆形、方/矩形、多边形和异形钢管混凝土等。钢管混凝土在实际工程中往往承受较大的荷载，同时还要受到周围环境中腐蚀性液体或气体等的腐蚀作用，上述问题在工程设计与应用中不容忽视，有必要进行研究。

为了研究钢管混凝土压弯构件在偏心压力和腐蚀共同作用下的受力性能，必然涉及到相应的试验装置及方法。目前，已有用于钢管混凝土压弯构件在长期荷载下性能研究的试验装置及方法或者用于钢管混凝土压弯构件耐电化学腐蚀性能研究的试验装置及方法，但上述试验装置及方法只能实现一种作用，不能同时实现对钢管混凝土压弯构件的长期荷载作用和电化学腐蚀作用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种研究钢管砼压弯构件在荷载与腐蚀下性能的装置及方法，本发明可同时实现对钢管砼压弯构件的长期荷载作用和电化学腐蚀作用的试验。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种研究钢管砼压弯构件在荷载与腐蚀下性能的装置，由加载机构、腐蚀机构和测量机构三部分组成；

所述加载机构包括支座，在支座上分别设置有固定端铰支座和自由端铰支座，所述固定端铰支座与支座通过第一铰支座固定杆和第一铰支座固定杆螺帽固定连接，在自由端铰支座的上方设置有铰支座固定板，在自由端铰支座与铰支座固定板之间设置有上滚轴，在自由端铰支座与支座之间设置有下滚轴，铰支座固定板、自由端铰支座和支座通过第二铰支座固定杆和第二铰支座固定杆螺帽固定连接；钢管砼压弯构件的两端分别与固定端铰支座和自由端铰支座相铰接；在自由端铰支座的外侧设置有传力板，所述传力板的内侧与自由端铰支座的外侧相接触，拉杆穿过传力板和固定端铰支座后，其固定端铰支座侧与第一拉杆螺帽相连接，另一侧与第二拉杆螺帽相连接；在第二拉杆螺帽的外侧设置有反力板，拉杆的外端穿过反力板后与第三拉杆螺帽相连接，在传力板与反力板之间设置有千斤顶；

所述腐蚀机构包括腐蚀槽、阴极板及外接直流电源，所述腐蚀槽通过支架设置在固定端铰支座与自由端铰支座之间，在腐蚀槽两端的侧壁上设置有预制孔；所述阴极板为环形结构，其套装在腐蚀槽内的钢管砼压弯构件外，阴极板与钢管砼压弯构件之间留有间隙，所述腐蚀槽与阴极板绝缘设置；外接直流电源的负极与阴极板相连接，正极与钢管砼压弯构件的钢管相连接；

所述测量机构包括第一荷载传感器、第二荷载传感器、第一机械式千分表、第二机械式千分表和第三机械式千分表，所述第一荷载传感器套装在第二拉杆螺帽与传力板之间的拉杆外，第二荷载传感器设置在千斤顶与传力板之间；所述第一机械式千分表设置有三个，分别设置在钢管砼压弯构件的中点和两个三分点位置处，第二机械式千分表设置有两个，分别设置在钢管砼压弯构件与固定端铰支座和自由端铰支座的铰接处，第三机械式千分表设置有两个，分别设置在固定端铰支座和自由端铰支座的内侧。

采用所述的研究钢管砼压弯构件在荷载与腐蚀下性能的装置的方法，包括如下步骤：

步骤一：进行初始加载阶段试验，

步骤A：固定支座，在支座上分别放置固定端铰支座和自由端铰支座；

步骤B：将第一铰支座固定杆穿过固定端铰支座和支座，并旋紧第一铰支座固定杆螺帽；

步骤C：在自由端铰支座的上方放置铰支座固定板，在自由端铰支座与铰支座固定板之间放置上滚轴，在自由端铰支座与支座之间放置下滚轴，将第二铰支座固定杆穿过铰支座固定板、自由端铰支座和支座，并旋入第二铰支座固定杆螺帽；将钢管砼压弯构件的两端分别穿过腐蚀槽两端侧壁上的预制孔后，与固定端铰支座和自由端铰支座相铰接；

步骤D：调整使钢管砼压弯构件水平放置后，旋紧第二铰支座固定杆螺帽；

步骤E：在自由端铰支座的外侧放置传力板，传力板的内侧与自由端铰支座的外侧相接触，将拉杆依次穿过传力板和固定端铰支座后，从其固定端铰支座侧旋入第一拉杆螺帽，从另一侧穿入第一荷载传感器后，旋紧第二拉杆螺帽；

步骤F：通过第一机械式千分表测量钢管砼压弯构件的挠度，通过第二机械式千分表测量支座沉降量，通过第三机械式千分表测量固定端铰支座与传力板之间的压缩量；

步骤G：旋紧第二拉杆螺帽进行加载，直至达到设定荷载，同时记录每级荷载及其对应的挠度、压缩量和支座沉降量；