研究鋼管砼軸拉構(gòu)件在荷載與腐蝕下性能的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于研究鋼管混凝土軸拉構(gòu)件在長期荷載及電化學(xué)腐蝕環(huán)境下性能的試驗(yàn)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼管混凝土屬于組合結(jié)構(gòu)的一種，是指在鋼管中填充混凝土且兩種材料共同受力而形成的結(jié)構(gòu)。按鋼管的布置可分為實(shí)心鋼管混凝土、中空夾層鋼管混凝土和離心式鋼管混凝土等;按截面形狀可分為圓形、方/矩形、多邊形和異形鋼管混凝土等。鋼管混凝土在實(shí)際工程中往往承受較大的荷載，同時(shí)還要受到周圍環(huán)境中腐蝕性液體或氣體等的腐蝕作用，上述問題在工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用中不容忽視，有必要進(jìn)行研究。
[0003]為了研究鋼管混凝土軸拉構(gòu)件在軸拉力和腐蝕共同作用下的受力性能，必然涉及到相應(yīng)的試驗(yàn)裝置及方法。目前，現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置及方法只能單獨(dú)對(duì)鋼管砼軸拉構(gòu)件的長期荷載作用或者電化學(xué)腐蝕作用進(jìn)行試驗(yàn)，不能同時(shí)對(duì)鋼管砼軸拉構(gòu)件的長期荷載作用和電化學(xué)腐蝕作用進(jìn)行試驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種研究鋼管砼軸拉構(gòu)件在荷載與腐蝕下性能的裝置及方法，本發(fā)明可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管砼軸拉構(gòu)件的長期荷載作用和電化學(xué)腐蝕作用的試驗(yàn)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種研究鋼管砼軸拉構(gòu)件在荷載與腐蝕下性能的裝置，由加載機(jī)構(gòu)、腐蝕機(jī)構(gòu)和測(cè)量機(jī)構(gòu)三部分組成；
[0006]所述加載機(jī)構(gòu)包括兩塊承載板，在兩塊承載板之間設(shè)置有若干根拉桿，在所述拉桿上設(shè)置有拉緊螺母；
[0007]所述腐蝕機(jī)構(gòu)包括腐蝕槽、陰極板及外接直流電源，所述腐蝕槽設(shè)置在下部的承載板上，在腐蝕槽與下部的承載板之間設(shè)置有第一絕緣層，在腐蝕槽的底部設(shè)置有預(yù)制孔；所述陰極板為環(huán)形結(jié)構(gòu)，其套裝在腐蝕槽內(nèi)的鋼管砼軸拉構(gòu)件外，陰極板與鋼管砼軸拉構(gòu)件之間留有間隙，在腐蝕槽與陰極板之間設(shè)置有第二絕緣層;所述外接直流電源的負(fù)極與陰極板相連接，正極與鋼管砼軸拉構(gòu)件的鋼管相連接；
[0008]所述測(cè)量機(jī)構(gòu)包括荷載傳感器和機(jī)械式千分表，所述荷載傳感器套裝在拉緊螺母與承載板之間的拉桿外，機(jī)械式千分表設(shè)置在兩塊承載板之間。
[0009]采用所述的研究鋼管砼軸拉構(gòu)件在荷載與腐蝕下性能的裝置的方法，包括如下步驟:
[0010]步驟一:進(jìn)行初始加載階段試驗(yàn)，
[0011]步驟A:將鋼管砼軸拉構(gòu)件的下端與下部的承載板焊接在一起；
[0012]步驟B:通過預(yù)制孔將鋼管砼軸拉構(gòu)件的上端穿過腐蝕槽，并將腐蝕槽放置在下部的承載板上，在腐蝕槽與下部的承載板之間設(shè)置第一絕緣層；
[0013]步驟C:將鋼管砼軸拉構(gòu)件的上端與上部的承載板焊接在一起；
[0014]步驟D:將具有拉緊螺母的若干根拉桿分別安裝在兩塊承載板之間，在拉緊螺母與承載板之間的拉桿外套裝有荷載傳感器；
[0015]步驟E:在兩塊承載板之間設(shè)置機(jī)械式千分表；
[0016]步驟F:分別旋緊各拉緊螺母進(jìn)行加載，直至達(dá)到設(shè)定荷載，同時(shí)記錄每級(jí)荷載及其對(duì)應(yīng)的拉伸量；
[0017]步驟二:進(jìn)行電化學(xué)腐蝕與長期加載階段試驗(yàn)，
[0018]步驟A:保持初始加載值不變，首先在鋼管砼軸拉構(gòu)件與腐蝕槽之間進(jìn)行密封和絕緣處理；
[0019]步驟B:將陰極板套裝在腐蝕槽內(nèi)的鋼管砼軸拉構(gòu)件外，所述陰極板與鋼管砼軸拉構(gòu)件之間留有間隙，在陰極板與腐蝕槽之間設(shè)置第二絕緣層；
[0020]步驟C:向腐蝕槽內(nèi)注入腐蝕液，將外接直流電源的負(fù)極與陰極板相連接，其正極與鋼管砼軸拉構(gòu)件的鋼管相連接;接通外接直流電源開始腐蝕，在腐蝕期間定期記錄荷載及其對(duì)應(yīng)的拉伸量直至達(dá)到腐蝕與長期加載期限；
[0021 ]步驟三:進(jìn)行破壞加載階段試驗(yàn)，
[0022]步驟A:抽出腐蝕液，拆除外接直流電源、腐蝕槽和陰極板；
[0023]步驟B:將剩余部分的底端通過底端固定裝置固定，并通過連接裝置將其頂端與拉力機(jī)連接在一起；
[0024]步驟C:對(duì)鋼管砼軸拉構(gòu)件做一次性破壞加載試驗(yàn)，同時(shí)記錄荷載及其對(duì)應(yīng)的拉伸量；
[0025]步驟四:根據(jù)以上三個(gè)階段試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪制鋼管砼軸拉構(gòu)件的軸拉力-拉伸量受力全過程曲線。
[0026]本發(fā)明的有益效果:
[0027]1.本發(fā)明可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管砼軸拉構(gòu)件的長期荷載作用和電化學(xué)腐蝕作用的試驗(yàn)；
[0028]2.本發(fā)明采用電化學(xué)腐蝕，腐蝕速度高于自然環(huán)境腐蝕，可以加快試驗(yàn)進(jìn)度；
[0029]3.本發(fā)明通過初始加載階段、電化學(xué)腐蝕與長期加載階段和破壞加載階段所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以繪制出鋼管混凝土軸拉構(gòu)件的軸拉力-拉伸量受力全過程曲線。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明進(jìn)行初始加載階段試驗(yàn)所使用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明進(jìn)行電化學(xué)腐蝕與長期加載階段試驗(yàn)所使用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明進(jìn)行破壞加載階段試驗(yàn)所使用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4為某一方截面實(shí)心鋼管砼軸拉構(gòu)件軸拉力-拉伸量受力全過程曲線圖；
[0034]圖中:1-鋼管砼軸拉構(gòu)件，2a_下承載板，2b_上承載板，3a_腐蝕槽底板，3b_腐蝕槽偵_，4a-第一絕緣層，4b-第二絕緣層，4c-第三絕緣層，5-陰極板，6-拉桿，7-荷載傳感器，8a-上螺母，8b-下螺母，9-機(jī)械式千分表，10-腐蝕液，11_外接直流電源，12-腐蝕槽底板與側(cè)壁連接處，13-螺栓，14-連接裝置，15-拉力機(jī)，16-底端固定裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0036]如圖1?圖3所示，一種研究鋼管砼軸拉構(gòu)件在荷載與腐蝕下性能的裝置，由加載機(jī)構(gòu)、腐蝕機(jī)構(gòu)和測(cè)量機(jī)構(gòu)三部分組成。
[0037]所述加載機(jī)構(gòu)包括下承載板2a，在下承載板2a的上方設(shè)置有上承載板2b，在所述上承載板2b和下承載板2a上分別設(shè)置有安裝孔，四根拉桿6通過所述安裝孔安裝在上承載板2b與下承載板2a之間；在每根拉桿6上均設(shè)置有拉緊螺母，所述拉緊螺母由上螺母8a和下螺母Sb組成，上螺母8a設(shè)置在拉桿6的上部，下螺母Sb設(shè)置在拉桿6的下部。
[0038]所述腐蝕機(jī)構(gòu)包括腐蝕槽、陰極板5及外接直流電源11，所述腐蝕槽由腐蝕槽底板3a和腐蝕槽側(cè)壁3b兩部分組成，腐蝕槽底板3a與腐蝕槽側(cè)壁3b通過螺栓13相連接;所述腐蝕槽設(shè)置在下承載板2a上，在腐蝕槽與下承載板2a之間設(shè)置有第一絕緣層4a，在腐蝕槽底板3a的底部設(shè)置有預(yù)制孔。所述陰極板5為環(huán)形結(jié)構(gòu)，其套裝在腐蝕槽內(nèi)的鋼管砼軸拉構(gòu)件I外，所述陰極板5與鋼管砼軸拉構(gòu)件I不接觸，即陰極板5與鋼管砼軸拉構(gòu)件I之間留有間隙，在腐蝕槽與陰極板5之間設(shè)置有第二絕緣層4b;所述外接直流電源11的負(fù)極與陰極板5相連接，正極與鋼管砼軸拉構(gòu)件I的鋼管相連接。
[0039]所述測(cè)量機(jī)構(gòu)包括荷載傳感器7和機(jī)械式千分表9，所述荷載傳感器7套裝在上螺母8a與上承載板2b之間的拉桿6外，機(jī)械式千分表9設(shè)置在上承載板2b與下承載板2a之間。
[0040]本實(shí)施例以某一方截面實(shí)心鋼管砼軸拉構(gòu)件進(jìn)行測(cè)試為例，實(shí)心鋼管砼軸拉構(gòu)件長度L = 560mm、外邊長B=140mm、鋼管原始壁厚ts = 3.67mm、腐蝕厚度Δ t =