混凝土基材在風荷載作用下的吸力力學性能測試裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種混凝土基材在風荷載作用下的吸力力學性能測試裝置，包括框架反力架、真空吸盤、真空泵、拉力傳感器、鋼絲繩和加載裝置；真空吸盤緊貼在混凝土基材的內壁表面上，加載裝置包括鋼板基座、頂升機構、導向輪Ⅰ、導向輪Ⅱ和收線機構；導向輪Ⅰ位于真空吸盤的正下方，導向輪Ⅰ、導向輪Ⅱ、頂升機構和收線機構依次固定在鋼板基座上；真空吸盤的底部通過拉力傳感器與鋼絲繩連接，鋼絲繩繞過導向輪并固定在收線機構上。該裝置通過千斤頂和鋼絲繩給真空吸盤施加力，從而將千斤頂產生的起重力轉換為真空吸盤的拉力來用作加載，可有效模擬風荷載作用下混凝土基材表面所產生的吸力，進而對混凝土基材的抗拉性能進行分析。
【專利說明】混凝土基材在風荷載作用下的吸力力學性能測試裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種吸力力學性能測試裝置，尤其涉及一種混凝土基材在風荷載作用下的吸力力學性能測試裝置。
【背景技術】
[0002]針對混凝土基材的力學性能測試，大部分的研究是對試件的受壓分析，如萬能壓力機可很好實現此功能。然而由于混凝土基材為脆性材料，其自身力學特性是抗壓強度高，抗拉強度低，因此對混凝土基材抗拉的力學性能測試存在不少誤差，目前尚未有科研單位或個人進行過對于混凝土基材在風荷載作用下的吸力力學性能測試。
【發明內容】
[0003]針對現有技術中存在的上述不足之處，本發明提供了一種混凝土基材在風荷載作用下的吸力力學性能測試裝置。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案:
混凝土基材在風荷載作用下的吸力力學性能測試裝置，包括框架反力架、真空吸盤、真空泵、拉力傳感器、鋼絲繩和加載裝置；
所述框架反力架包括鋼立柱、混凝土立柱或磚砌體立柱，在鋼立柱、混凝土立柱或磚砌體立柱的頂面構建混凝土基材；
所述真空吸盤緊貼在混凝土基材的內壁表面上，真空吸盤的盤口與混凝土基材的內壁表面密封配合；真空吸盤上的抽氣孔與真空泵的抽氣管連接，在抽氣管上安裝有氣體單向閥；
所述加載裝置包括鋼板基座、頂升機構、導向輪1、導向輪II和收線機構；所述鋼板基座固定在框架反力架內的底部，所述導向輪I位于真空吸盤的正下方；所述導向輪1、導向輪I1、頂升機構和收線機構依次固定在鋼板基座上；
所述頂升機構包括千斤頂、旋轉套和導向輪III，所述旋轉套套在千斤頂的活塞頂部上并與活塞頂部轉動配合，導向輪III通過支撐座設置在旋轉套的頂端上；
所述收線機構包括轉軸、齒輪、定位銷、轉動套、卡銷、支撐板I和支撐板II ;所述支撐板I和支撐板II平行并固定在鋼板基座上，轉軸垂直穿過支撐板I和支撐板II并與支撐板I和支撐板II轉動配合，轉軸上設有兩個通孔，轉軸的一端伸出支撐板I，轉軸的另一端伸出支撐板II，齒輪固定安裝在轉軸的一端上，所述定位銷垂直固定在支撐板I的外側面上并位于齒輪的斜上方，轉動套套在定位銷上并與定位銷轉動配合，所述卡銷的一端固定在轉動套上，卡銷的另一端在轉動套旋轉過程中可卡在齒輪上；
所述拉力傳感器上的一拉桿與真空吸盤的底部連接，所述鋼絲繩的一端與拉力傳感器上的另一拉桿連接，鋼絲繩的另一端繞過導向輪1、導向輪II和導向輪III并穿過轉軸上的兩個通孔；所述拉力傳感器通過數據線與測力顯示儀連接。
[0005]與現有技術相比，本發明具有如下優點: 1、該裝置通過千斤頂和鋼絲繩給真空吸盤施加力，同時它產生的反力由鋼板基座來承受，最后傳遞到地面上；從而將千斤頂產生的起重力轉換為真空吸盤的拉力來用作加載，可有效模擬風荷載作用下混凝土基材表面所產生的吸力，吸力的大小通過調節真空吸盤的大小和真空吸盤的拉力來控制，進而對混凝土基材的抗拉性能進行分析。
[0006]2、該裝置使用的加載設備簡單可靠，實現加載容易；在千斤頂活塞上部安裝旋轉套，導向輪III由旋轉的旋轉套支撐實現360角度隨意旋轉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為混凝土基材在風荷載作用下的吸力力學性能測試裝置的結構示意圖；
圖2為真空泵與真空吸盤配合的結構示意圖；
圖3為加載裝置的結構示意圖；
圖4為頂升機構的結構示意圖；
圖5為旋轉套的結構示意圖；
圖6為收線機構的結構示意圖；
圖7為拉力傳感器和測力顯示儀的結構示意圖。
[0008]圖中:1 一磚砲體立柱；2—混凝土基材；3—真空吸盤；4一真空栗；5—抽氣管；6—氣體單向閥；7—鋼板基座；8—頂升機構；9一導向輪I ; 10—導向輪II ;
11一收線機構；12—千斤頂；13—旋轉套；14 一導向輪III; 15—轉軸；16—齒輪；17一定位銷；18—轉動套；19一卡銷；20—支撐板I ; 21—支撐板II ； 22一支撐座；23一通孔；24—搖臂；25—搖桿；26—拉力傳感器；27—拉桿；28—鋼絲繩；29—拉桿；30—測力顯不儀；31—手動液壓泵；32—壓力表；33—槽鋼。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細地描述。
[0010]如圖1所示，混凝土基材在風荷載作用下的吸力力學性能測試裝置，包括框架反力架、真空吸盤3、真空泵4、拉力傳感器26、鋼絲繩28和加載裝置。
[0011]其中，框架反力架包括鋼立柱、混凝土立柱或磚砌體立柱1，在鋼立柱、混凝土立柱或磚砌體立柱I的頂面構建混凝土基材2。采用該框架反力架形式來模擬混凝土基材2在風荷載作用下的力學性能。框架反力架的高度和跨度根據模擬混凝土基材內壁大小而定，如頂面有效空間擬定2.0X2.0m。
[0012]真空吸盤3緊貼在混凝土基材2的內壁表面上，真空吸盤3的盤口與混凝土基材2的內壁表面密封配合，在真空吸盤3的盤口圓周方向上涂抹適量的凡士林，這樣能更好的實現真空吸盤3的盤口與混凝土基材2的內壁表面密封。真空吸盤3上的抽氣孔與真空泵4的抽氣管5連接，在抽氣管5上安裝有氣體單向閥6。利用真空泵4抽真空吸盤3內的氣體，使真空吸盤3牢固的吸附在混凝土基材2的內壁表面上，如圖2所示。真空泵4用于將真空吸盤3內的空氣抽空，采用旋片式真空泵或其它抽真空泵，在抽氣管5上安裝有氣體單向閥6，該氣體單向閥6實現真空吸盤3內的氣流只能由抽氣管5抽出，而不能由抽氣管5向真空吸盤3內注入氣體。
[0013]在框架反力架內的底部設置加載裝置，加載裝置的結構如圖3所示，加載裝置包括鋼板基座7、頂升機構8、導向輪I 9、導向輪II 10和收線機構11。鋼板基座7固定在框架反力架內的底部地面上，導向輪I 9位于真空吸盤的正下方。導向輪I 9、導向輪II 10、頂升機構8和收線機構11依次固定在鋼板基座7上。鋼板基座7的厚度根據拉力大小確定，拉力不大時，可為IOmm厚。在鋼板基座7的左右兩側各增加一個槽鋼33，槽鋼33焊接在鋼板基座7上，槽鋼33的開口向下，以增加鋼板基座7的整體剛度。通過導向輪I 9、導向輪II 10、頂升機構8和收線機構11將拉力傳至鋼板基座7上。
[0014]其中，頂升機構的結構如圖4所示，頂升機構8包括千斤頂12、旋轉套13和導向輪
III14。旋轉套13的結構如圖5所示,旋轉套13套在千斤頂12的活塞頂部上并與活塞頂部轉動配合，導向輪III 14通過支撐座22設置在旋轉套13的頂端上。該導向輪III 14由可以360旋轉的旋轉套13支撐，在制作時，旋轉套13高約40mm，旋轉套13內徑大小比千斤頂12活塞上部口徑四周約大1mm，千斤頂12提升時，由于千斤頂12與旋轉套13的間隙較小，導向輪III14的豎向移動始終與千斤頂12保持一致，避免了在起重過程中導向輪III14的偏心。千斤頂12采用液壓千斤頂，在手動液壓泵31的出油管路上設置壓力表32，用于顯示千斤頂12舉升的壓力大小。
[0015]收線機構的結構如圖6所示，收線機構11包括轉軸15、齒輪16、定位銷17、轉動套18、卡銷19、支撐板I 20和支撐板II 21。支撐板I 20和支撐板II 21平行并固定在鋼板基座7上，轉軸15垂直穿過支撐板I 20和支撐板II 21并與支撐板I 20和支撐板II 21轉動配合，轉軸15上設有兩個通孔23，轉軸15的一端伸出支撐板I 20，轉軸15的另一端伸出支撐板II 21，齒輪16固定安裝在轉軸15的一端上，定位銷17垂直固定在支撐板I 20的外側面上并位于齒輪16的斜上方，轉動套18套在定位銷17上并與定位銷17轉動配合，卡銷19的一端固定在轉動套18上并靠遠離頂升機構8的一側，卡銷19的另一端在轉動套18旋轉過程中可卡在齒輪16上。在轉軸15的一端上固定設置一搖動轉軸15轉動的搖臂24，在轉動套18上固定設置一搖桿25。使用該收線機構時，首先將鋼絲繩28的一端穿過轉軸15上的兩個通孔23，使鋼絲繩28的一端固定在轉軸15上，轉動搖臂24，搖臂24驅動轉軸15和轉軸15上的齒輪16 —起轉動，鋼絲繩28逐漸被纏繞在轉軸15上，鋼絲繩28被拉動到位后，停止轉動搖臂24 ;扳動搖桿25，驅動轉動套18在定位銷17上轉動，直至卡銷19卡在齒輪16上，將齒輪16卡死，防止轉軸15轉動，進而防止鋼絲繩28收緊時反彈放松。
[0016]拉力傳感器26上的一拉桿27與真空吸盤3的底部連接，鋼絲繩28的一端與拉力傳感器26上的另一拉桿29連接,拉力傳感器為S型拉力傳感器,在S型拉力傳感器頂部的螺紋孔內旋合有拉桿27，在S型拉力傳感器底部的螺紋孔內旋合有拉桿29，如圖7所示，該拉力傳感器26為現有產品。鋼絲繩28的另一端繞過導向輪I 9、導向輪II 10和導向輪
III14并穿過轉軸15上的兩個通孔23。拉力傳感器26通過數據線與測力顯示儀30連接，將拉力傳感器26微量信號經過放大，轉換成數字信號，可測量峰值，便于測量荷載達到試件所承受的限值時所施加力的大小。調整加載裝置的位置，使混凝土基材面層是處于垂直受力的狀態。
[0017]使用該混凝土基材在風荷載作用下的吸力力學性能測試裝置時，首先，搖動轉軸15，通過收線機構將鋼絲繩28繃緊，扳動轉動套18，使卡銷19卡在齒輪16上，防止鋼絲繩28收緊時反彈放松；然后，通過手動液壓泵31驅動千斤頂12的活塞向上伸出對鋼絲繩28施加拉力，待受力達到一定程度之后(是指千斤頂12的活塞達到最大行程的一半時之后)，停止施加拉力，使千斤頂12回復原狀，之后用收線機構11將鋼絲繩28繃緊，然后再次施加拉力至混凝土基材破壞；最后，記錄數據，并作不同配合比下混凝土基材的受拉實驗，每一種配合比混凝土基材的實驗次數不少于兩次。
[0018]本裝置采用液壓加載方式，在液壓加載中，將液壓千斤頂固定在鋼板基座上，而鋼板基座固定在地面上，一方面給真空吸盤施加力，同時它產生的反力由鋼板基座來承受，最后傳遞到地面上。而液壓千斤頂采用一般的起重工具，將手動液壓的千斤頂產生的起重力轉換為真空吸盤的拉力來用作加載，該裝置可有效模擬風荷載作用下混凝土基材表面所產生的吸力，吸力的大小通過調節真空吸盤3的大小和真空吸盤3的拉力來控制，該裝置可有效的運用于混凝土基材的抗拉性能分析；此加載方式的優點就是加載設備簡單可靠，實現加載容易；在千斤頂12的上部安裝旋轉套13，導向輪III 14由旋轉的旋轉套13支撐實現360角度隨意旋轉；將鋼絲繩28接入收線機構，收線機構11將鋼絲繩繃緊，設置卡銷19鎖定齒輪16，可任意調節鋼絲繩的松緊，同時防止鋼絲繩28收緊時反彈放松。
[0019]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.混凝土基材在風荷載作用下的吸力力學性能測試裝置，其特征在于:包括框架反力架、真空吸盤(3)、真空泵(4)、拉力傳感器(26)、鋼絲繩(28)和加載裝置； 所述框架反力架包括鋼立柱、混凝土立柱或磚砌體立柱(I)，在鋼立柱、混凝土立柱或磚砌體立柱(I)的頂面構建混凝土基材(2)； 所述真空吸盤(3)緊貼在混凝土基材(2)的內壁表面上，真空吸盤(3)的盤口與混凝土基材(2)的內壁表面密封配合；真空吸盤(3)上的抽氣孔與真空泵(4)的抽氣管(5)連接，在抽氣管(5)上安裝有氣體單向閥(6)； 所述加載裝置包括鋼板基座(7)、頂升機構(8)、導向輪I (9)、導向輪II (10)和收線機構(11);所述鋼板基座(7)固定在框架反力架內的底部，所述導向輪I (9)位于真空吸盤的正下方；所述導向輪I (9)、導向輪II (10)、頂升機構(8)和收線機構(11)依次固定在鋼板基座(7)上； 所述頂升機構(8)包括千斤頂(12)、旋轉套(13)和導向輪IIK14)，所述旋轉套(13)套在千斤頂(12)的活塞頂部上并與活塞頂部轉動配合，導向輪III (14)通過支撐座(22)設置在旋轉套(13)的頂端上； 所述收線機構(11)包括轉軸(15 )、齒輪(16 )、定位銷(17 )、轉動套(18 )、卡銷(19 )、支撐板I (20)和支撐板II (21);所述支撐板I (20)和支撐板II (21)平行并固定在鋼板基座(7)上，轉軸(15)垂直穿過支撐板I (20)和支撐板II (21)并與支撐板I (20)和支撐板II(21)轉動配合，轉軸(15)上設有兩個通孔(23)，轉軸(15)的一端伸出支撐板I (20)，轉軸(15)的另一端伸出支撐板II (21),齒輪(16)固定安裝在轉軸(15)的一端上,所述定位銷(17)垂直固定在支撐板I (20)的外側面上并位于齒輪(16)的斜上方，轉動套(18)套在定位銷(17)上并與定位銷(17)轉動配合，所述卡銷(19)的一端固定在轉動套(18)上，卡銷(19)的另一端在轉動套(18)旋轉過程中可卡在齒輪(16)上； 所述拉力傳感器(26)上的一拉桿(27)與真空吸盤(3)的底部連接，所述鋼絲繩(28)的一端與拉力傳感器(26)上的另一拉桿(29)連接，鋼絲繩(28)的另一端繞過導向輪I (9)、導向輪II (10)和導向輪111(14)并穿過轉軸(15)上的兩個通孔(23);所述拉力傳感器(26)通過數據線與測力顯示儀(30)連接。
【文檔編號】G01N3/10GK103983519SQ201410238257
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】孫毅, 卜長明, 吳同情, 黃林青, 陳明政, 王麗萍, 潘穎, 萬虹宇, 楊建華, 呂海風 申請人:重慶科技學院