[发明专利]研究钢管砼受弯构件在荷载与腐蚀下性能的装置与方法

说明书

技术领域

本发明属结构工程领域，特别涉及一种研究钢管砼受弯构件在荷载与腐蚀下性能的装置与方法。

背景技术

钢管砼属于组合结构的一种，是指在钢管中填充砼且两种材料共同受力而形成的结构。按钢管的布置可分为实心钢管砼、中空夹层钢管砼和离心式钢管砼等；按截面形式可分为圆形、方/矩形、多边形和异形钢管砼等。钢管砼在实际工程中往往承受较大的荷载，同时还要受到周围环境中腐蚀性液体或气体等的腐蚀作用，上述问题在工程设计与应用中不容忽视，有必要进行研究。

已有用于钢管砼受弯构件在长期荷载下性能研究的试验装置与方法或用于钢管砼受弯构件耐电化学腐蚀性能研究的试验装置与方法，但上述试验装置与方法只能实现一种作用。

发明内容

为了研究钢管砼受弯构件在轴力和腐蚀共同作用下的受力性能，必然涉及到相应的试验装置与方法，本发明提出了一种用于钢管砼受弯构件在长期荷载下耐电化学腐蚀性能研究的试验装置与方法，能同时实现对钢管砼受弯构件的长期荷载作用和电化学腐蚀作用。

一种研究钢管砼受弯构件在荷载与腐蚀下性能的装置，由加载装置、腐蚀装置和测量装置三部分组成，其中加载装置主要包括千斤顶、大(小)支座、拉杆(含螺母)、分配梁、加载梁和反力梁等；腐蚀装置主要包括腐蚀槽、上部阴极板、腐蚀液、绝缘层和外接直流电源等；测量装置主要包括荷载传感器和机械式千分表以及小平板和连接杆等。钢管砼受弯构件置于腐蚀装置的腐蚀槽中，并同时在钢管砼受弯构件上放置加载装置，通过测量装置对钢管砼受弯构件长期荷载作用和电化学腐蚀作用进行测量。

所述两个大支座和两根拉杆固定于地面，钢制腐蚀槽放置在两个大支座上；在钢制腐蚀槽内的底板上放置两个简支小支座，钢制腐蚀槽的底板与简支小支座之间设置绝缘层；

在两个简支小支座上放置钢管砼受弯构件，在钢管砼受弯构件上放置两个分配梁小支座，在钢管砼受弯构件与两个分配梁小支座之间设置绝缘层；

在两个分配梁小支座上放置分配梁，然后在分配梁上放置荷载传感器；将加载梁穿过两根拉杆放置在荷载传感器上并通过螺母固定；在加载梁上放置千斤顶，然后将反力梁穿过两根拉杆放置在千斤顶上并通过螺母固定；

机械式千分表分别放置在预先焊接在钢管砼受弯构件的中和轴位置上的小平板上；分别用机械式千分表测量跨中挠度和支座沉降；

以钢制腐蚀槽和另设置的上部阴极板为阴极，以钢管砼受弯构件的钢管为阳极，外接直流电源腐蚀。

所述简支小支座的外露部分需绝缘处理，分配梁小支座的外露部分需绝缘处理，钢管砼受弯构件和小平板之间的连接杆需绝缘处理。

一种研究钢管砼受弯构件在荷载与腐蚀下性能的方法，采用上述研究钢管砼受弯构件在荷载与腐蚀下性能的装置，按照以下步骤进行：

(1)初始加载，记录荷载及其对应的挠度和支座沉降；

(2)保持初始加载值不变，向腐蚀槽内注入腐蚀液，外接直流电源开始腐蚀，记录荷载及其对应的挠度和支座沉降；

(3)拆除腐蚀槽，保持长期加载值不变，一次性破坏加载，记录荷载及其对应的挠度和支座沉降。

本发明采用特定的加载装置和方法，通过初始加载阶段、电化学腐蚀/长期加载阶段和破坏加载阶段，所得试验数据可以绘制出钢管砼受弯构件的弯矩-跨中挠度受力全过程曲线。既适用于实心钢管砼、中空夹层钢管砼和离心式钢管砼等，也适用于圆形、方/矩形、多边形和异形钢管砼等。

本发明的优点与效果是：

1.本发明能同时实现对钢管砼受弯构件的长期荷载作用和电化学腐蚀作用。

2.本发明采用电化学腐蚀，腐蚀速度高于自然环境腐蚀，可以加快试验进度。

3.本发明所得试验数据可以绘制出钢管砼受弯构件的弯矩-跨中挠度受力全过程曲线。

附图说明

图1为实心钢管砼受弯构件在长期荷载下耐电化学腐蚀性能研究的试验装置主视图；

图2为实心钢管砼受弯构件在长期荷载下耐电化学腐蚀性能研究的试验装置侧视图；

图3为在初始加载阶段所使用的试验装置示意图；

图4为在破坏加载阶段所使用的试验装置示意图；

上图中：1大支座，2拉杆，3钢制腐蚀槽，4小支座，5绝缘层，6钢管砼受弯构件，7端板，8分配梁小支座，9分配梁，10荷载传感器，11加载梁，12螺母，13千斤顶，14反力梁，15机械式千分表，16小平板，17连接杆，18腐蚀液，19上部阴极板，20外接直流电源。

图5为电化学腐蚀/长期加载阶段所使用的试验装置实物图；