[发明专利]一种体外预应力加固混凝土梁疲劳试验装置及方法

权利要求书

1.一种体外预应力加固混凝土梁疲劳试验装置，其特征在于，包括对称安装在受弯混凝土梁横截面两侧的横向限位组件；

所述横向限位组件包括刚性底座、刚性架、定位插板和限位梁；

两组所述刚性架相对固定在刚性底座上；

所述定位插板固定在两组刚性架之间，定位插板上由上到下设置有多组定位插孔，每组定位插孔均包括中间孔以及对称设置在中间孔两侧的侧向孔；

所述限位梁包括两组相对设置的限位插板、连接两组限位插板的固定杆以及转动安装在两组限位插板端部的抗摩擦轮；

所述限位插板穿过侧向孔；

所述固定杆穿过中间孔，位于中间孔两侧的杆体上螺纹配合有自锁螺母；

所述抗摩擦轮朝向受弯混凝土梁的纵截面；

所述横向限位组件还包括定位杆和定位杆固定锁；

所述刚性架朝向受弯混凝土梁的侧面设置有锯齿状卡槽；

所述限位插板上设置有条形孔；

所述定位杆穿过条形孔，位于限位梁两侧的杆体位于锯齿状卡槽中，端部螺纹配合有定位杆固定锁。

2.根据权利要求1所述的体外预应力加固混凝土梁疲劳试验装置，其特征在于，还包括设置在试验场地基础上的滑轨，滑轨沿着受弯混凝土梁的纵向设置；

刚性底座与滑轨滑动配合，刚性底座背离受弯混凝土梁的侧面设置有具有自锁功能的移动滚轮；

抗摩擦轮为抗摩擦橡胶轮。

3.根据权利要求2所述的体外预应力加固混凝土梁疲劳试验装置，其特征在于，还包括安装在受弯混凝土梁底部的位移计保护组件；

所述位移计保护组件包括刚性保护盒、调节刻度尺、刚性平台、示数指针、自锁旋钮和弹簧；

所述刚性保护盒包括顶板、底板以及连接顶板和底板的侧板，底板上设置有通孔，侧板上设置有滑槽；

所述调节刻度尺设置在刚性保护盒的侧板上；

所述示数指针固定在刚性平台上；

所述自锁旋钮螺纹安装在刚性平台上；

所述刚性平台的底面设置有接触柱，刚性平台放置在刚性保护盒内，示数指针朝向调节刻度尺，自锁旋钮穿过滑槽位于刚性保护盒外，接触柱对准刚性保护盒的通孔；

所述弹簧位于刚性保护盒内，两端分别顶板和刚性平台连接。

4.根据权利要求3所述的体外预应力加固混凝土梁疲劳试验装置，其特征在于，刚性保护盒的侧板上设置有刻度尺安装槽；

所述调节刻度尺滑动安装在刻度尺安装槽内，朝向刚性保护盒内部的背面固定有螺杆安装块，螺杆安装块内螺纹穿设有调节螺杆；

调节螺杆穿过刚性保护盒的底板，位于刚性保护盒底板下方的杆体上固定有调节螺母。

5.根据权利要求4所述的体外预应力加固混凝土梁疲劳试验装置，其特征在于，刚性保护盒包括刚性盒盖以及顶部开口的刚性盒体，刚性盒盖和刚性盒体上均设置有预留螺栓孔。

6.根据权利要求5所述的体外预应力加固混凝土梁疲劳试验装置，其特征在于，还包括安装在受弯混凝土梁体外预应力钢索转向位置的钢索转向组件；

所述钢索转向组件包括固定板、固定轴和双滑轮阔角组；

两块固定板的上部固定在受弯混凝土梁横截面的两侧，底部通过固定轴连接；

所述双滑轮阔角组包括滑轮安装板、滑轮和可旋调角杆；

两个滑轮转动安装在两块滑轮安装板之间；

可旋调角杆与两块滑轮安装板均固定连接；

两组双滑轮阔角组通过可旋调角杆与固定轴的两端转动连接。

7.根据权利要求6所述的体外预应力加固混凝土梁疲劳试验装置，其特征在于，固定轴的端部设置有内螺纹，可旋调角杆的端部设置有与内螺纹配合的外螺纹。

8.根据权利要求7所述的体外预应力加固混凝土梁疲劳试验装置，其特征在于，还包括用于支撑受弯混凝土梁的支座以及电液压伺服控制的加载机构，加载机构放置于受弯混凝土梁的上侧，用于为受弯混凝土梁提供持续的疲劳动力荷载，同时也能进行静力加载试验。

9.一种体外预应力加固混凝土梁疲劳试验方法，其特征在于，基于权利要求8所述的体外预应力加固混凝土梁疲劳试验装置实施，包括下述步骤：

S1. 采用吊车吊装事先预制好的受弯混凝土梁，将受弯混凝土梁的两端放置在支座上，安装电阻应变片、连接线和测试箱，在受弯混凝土梁体外预应力钢索转向位置安装钢索转向组件；

S2. 在受弯混凝土梁两侧安装体外预应力钢索，体外预应力钢索在转向位置穿过双滑轮阔角组上的滑轮，从而保证体外预应力钢索在滑轮两侧的受力相同，且不至于在疲劳荷载作用下发生破坏；

S3. 在试验场地基础上安装滑轨，将两侧的横向限位组件安装在滑轨上，调节限位梁的高度，用于传递受弯混凝土梁侧向偏移产生的不利荷载；

S4. 根据受弯混凝土梁的位置，调节限位梁的伸长量，使限位梁端部的抗摩擦轮与受弯混凝土梁纵截面之间的间隙在预设范围内，保证正常疲劳荷载作用时，抗摩擦轮不与受弯混凝土梁纵截面接触，但当受弯混凝土梁发生侧偏时，则可限制其变形；

S5. 将位移计保护组件安装到受弯混凝土梁跨中截面下侧，在刚性保护盒下方安装位移计，移动刚性平台至接触柱与位移计接触，记录示数指针所指示数，拧紧自锁旋钮；

S6. 通过程序控制加载机构的加载频率和荷载，进行静力荷载试验，读取位移和应变；

S7. 移动刚性平台至接触柱与位移计分离，拧紧自锁旋钮，避免疲劳荷载对位移计产生损坏，通过电脑程序设置疲劳上限、下限荷载大小及作用频率，进行疲劳试验加载；

S8. 移动刚性平台至接触柱与位移计接触，示数指针所指示数与步骤S5中一致，拧紧自锁旋钮，进行第一次疲劳试验后的静力荷载试验，读取位移和应变。