[发明专利]混凝土受自然力作用下破坏应力-应变全曲线测试装置

说明书

本发明涉及混凝土受自然力作用下破坏应力‑应变全曲线测试装置，包括底板、立柱、传力板以及设于传力板下方的球铰机构，传力板上设置用于容纳液体的加载容器，加载容器的周向设置防止加载容器倾倒的立柱，立柱通过内侧的滚轮与加载容器竖向导向配合。本发明将现有固定在加载框架顶部的加载液压缸改为设置在加载框架内侧且与立柱竖向导向配合的加载容器，通过向加载容器中注入或排出液体来控制加载容器的加载力，注有液体的加载容器靠自身重力对试件进行加载，通过控制加液、放液速度及加液量很好的模拟了自然力对混凝土试件的作用，并能够测量试件整个破坏过程的载荷量和变形量，得到应力‑应变全曲线。

技术领域

本发明涉及建筑工程试验检测技术领域，特别是涉及混凝土受自然力作用下破坏应力-应变全曲线测试装置。

背景技术

混凝土在单轴受压破坏时的应力-应变全曲线是对钢筋混凝土结构构件进行弹塑性全过程分析,极限状态下构件截面应力分布,抗震和抗爆结构延性和恢复力特性分析，并对钢筋混凝土结构进行合理设计的基本依据之一。然而，在实际的科研活动中，人们通常采用试验机模拟自然力对混凝土试件的作用，由于混凝土本身的脆性，采用普通压力试验机很难得到峰值后的荷载-变形曲线。

技术人员经过无数次的研究分析和试验发现，造成上述技术问题的原因在于：普通试验机加载框架的刚度不足，当混凝土试件内部裂缝开始扩展，承载力趋于降低时，积聚于试验机加载框架内的弹性变形能突然释放，导致试件瞬间被冲击破坏，从而无法得到峰值后的载荷-变形曲线，而试验机的加载作用过程与混凝土受自然力作用下产生的应力和变形情况有所不同。

研究混凝土试件在自然力作用下真实的强度和变形行为与传统试验方法的差异，且得到混凝土受自然力作用下破坏应力-应变全曲线，是当前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供混凝土受自然力作用下破坏应力-应变全曲线测试装置，以解决现有技术中的问题。

混凝土受自然力作用下破坏应力-应变全曲线测试装置，包括由底板、立柱组成的加载框架，由传力板、球铰机构、用于容纳液体的加载容器和储液缸组成自然力模拟系统，由液压泵站和千斤顶组成的顶升机构，由液位计、流量计、开关阀、控制器和计算机组成的控制系统，以及由荷载传感器、变形传感器、控制器和计算机组成的数据采集系统，加载容器设于传力板上，立柱设于加载容器的周向用于防止加载容器倾倒，立柱的内侧通过滚轮与加载容器竖向导向配合。

优选的，立柱至少有两个且分布在加载容器周向，每个立柱的内侧设置两个与加载容器导向滚动配合的滚轮。

优选的，千斤顶有两个，设置在底板上用于对加载容器施加举升和限位作用。

优选的，液压泵站为电动液压泵站。

优选的，载荷传感器设于球铰机构下方，开关阀包括设于液压泵站上的具有控制液体流量的流量控制阀、换向阀、放液阀和加液阀，流量计包括放液流量计和加液流量计，储液缸上具有加液管路和回液管路，加液管路由储液缸底部出液口通过软管依次与流体磁力泵、加液流量计、加液阀和加载容器顶部的进液口连接形成，回液管路由加载容器底部的放液口通过软管依次与放液流量计、放液阀和储液缸顶部的回液口连接形成。

优选的，液位计沿垂直方向设置于加载容器内。

优选的，流量控制阀、换向阀、放液阀、加液阀和加液流量计均为电磁阀且换向阀为两位四通电磁换向阀，控制器分别与流量控制阀、换向阀、放液阀和加液阀控制连接，控制器分别与放液流量计、液位计、加液流量计、载荷传感器以及变形传感器采样连接，控制器与计算机连接，计算机软件通过对加载容器内液位和管路内流量信号的反馈实现对加载容器添加液体速度和添加量的实时精确控制，也是对试件加卸载的实时控制，计算机软件通过对顶升机构中千斤顶活塞高度的精确控制为安放试件和加载试验提供条件，控制器将接收到的荷载信号和变形信号处理后上传给计算机实现数据的实时采集、显示和保存。