[发明专利]一种内平衡式预应力锚索应力腐蚀试验系统及其试验方法

说明书

本发明公开了一种内平衡式预应力锚索应力腐蚀试验系统及其试验方法，包括由支撑钢板组成的支撑结构、螺栓和加载活动钢板组成的张拉结构以及腐蚀溶液容器；所述的支撑结构由两个支撑钢板中间焊接钢管组成，钢板中间设小孔以使锚索通过；所述的张拉结构由套于支撑钢管上的活动钢板通过螺栓与一端支撑钢板相连，通过紧固螺栓对两端固定于支撑钢板和活动钢板的试验锚索进行张拉；所述的腐蚀溶液容器置于张拉结构的中间，试验锚索从其中心穿过；本发明可以对锚索不同应力条件、不同腐蚀环境以及不同的腐蚀时间进行模拟，适用范围广，结果准确。

技术领域

本发明涉及土木工程试验技术及金属材料腐蚀领域，具体是预应力锚索应力腐蚀试验系统及其试验方法。

背景技术

70年代后，在我国各类岩土工程锚固类结构中大量使用了锚索，在做永久支护的工程中，其使用寿命成了备受关注的问题，而对使用寿命最大的威胁便是腐蚀。锚固结构中锚索一般都施加预应力，且所施加预应力有越来越高的趋势。锚固结构在高应力和腐蚀协同作用下形成应力腐蚀。国内众多科研院所先后对预应力锚索应力腐蚀进行了试验研究，取得了大量的成果：其一，《土木建筑与环境工程》2009年第6期介绍了一种锚索腐蚀试验，通过在锚索外包裹一层参盐混凝土对锚索进行腐蚀试验，该试验主要针对锚索腐蚀后的断裂抗力和破坏形貌进行研究，无法实现不同应力和腐蚀环境下的应力腐蚀特征研究；其二，《岩土力学与工程学报》2010年第12期介绍了一种利用腐蚀试验槽对锚索进行腐蚀的试验，将锚索置于混凝土槽中进行张拉或不张拉，加入配制好的腐蚀性土进行腐蚀试验。该试验可以模拟不同应力条件下的锚索腐蚀特征，但受制于混凝土强度，无法进行高应力条件下的应力腐蚀试验，同时腐蚀性土中成分较复杂，无法对单一因素进行腐蚀特征研究。其三，《岩土力学与工程学报》2015年第增1期介绍了一种腐蚀损伤试验系统，由腐蚀试验槽、腐蚀液盛放装置、张拉设备和测试系统等组成。腐蚀试验槽为钢筋混凝土反力架，腐蚀液盛放采用PVC管，张拉采用千斤顶。该试验可以对不同应力、不同腐蚀因素和腐蚀时间进行模拟，但使用千斤顶张拉，张拉后锚索张拉力损失具有随机性，难以精确，且腐蚀液与混凝土接触，容易发生渗漏，与混凝土材料发生反应等问题。综合分析上述试验系统，皆存在诸多的不足之处，包括：第一，加载的张拉力无法精确控制，存在随机性；第二，腐蚀溶液难以保证不受污染和因素单一；第三，试验设计相对复杂，进行重复试验困难，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种试验系统及方法，能够准确、方便、真实的测试预应力锚索在不同应力状态下不同环境中的腐蚀特征，并且可以根据试验需求调整应力大小和溶液特性，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种内平衡式预应力锚索应力腐蚀试验系统，包括固定端支撑钢板、加载端支撑钢板、加载活动钢板、张拉结构支撑钢管、加载螺栓、加载螺母、加载活动钢板固定锁扣、固定锁扣螺栓、固定锁扣螺母、腐蚀溶液容器、腐蚀溶液容器盖、腐蚀容器支撑板、腐蚀溶液容器管箍、管箍锚固螺丝、固定端锚头、张拉端锚头、压力传感器以及试验锚索。

作为本发明进一步的方案：所述的固定端支撑钢板与加载端支撑钢板在四个角通过四根无缝钢管焊接连接；所述的加载活动钢板四角设圆孔套于支撑钢管上并能沿钢管轴向自由移动；所述的加载活动钢板和加载端支撑钢板通过螺栓穿过圆孔将两块钢板连接；所述的加载活动钢板固定锁扣套于无缝钢管上；所述的腐蚀溶液容器与腐蚀溶液容器盖采用粘胶并加密封胶连接以防止渗漏；腐蚀溶液容器盖中心设孔以允许锚索通过，与锚索采用橡胶柔性填缝剂填充以防止渗漏；腐蚀溶液容器置于腐蚀容器支撑板上，通过腐蚀溶液容器管箍和管箍锚固螺丝固定于腐蚀容器支撑板，腐蚀容器支撑板与支撑钢管焊接相连；试验锚索通过固定端锚头、张拉端锚头固定于固定端支撑钢板和加载活动钢板之间。

作为本发明进一步的方案：所述的固定端支撑钢板是由边长为400mm厚度为30mm正方形钢板组成，其中心设直径25mm圆孔以允许锚索通过；所述加载端支撑钢板是由边长为400mm厚度为30mm正方形钢板组成，其中心设直径120mm圆孔以允许锚索及张拉端锚头通过。