一种混凝土多轴试验下的拉压加载头设计方法

摘要

本发明一种混凝土多轴试验下的拉压加载头设计方法属于混凝土结构工程试验技术领域，特别涉及一种混凝土多轴试验下的拉压加载头设计方法。拉压加载头中的拉加载头为带有半圆形球铰的螺栓拉杆与带有内凹式球铰的拉加载板组合式设计；压加载头为前后变截面设计，前部为压加载头，后部为电磁力吸引底座；压加载头通过电磁锁与电磁力吸引底座连结。该设计方法能够方便精确地调节拉压加载头对中，并达到受力均匀，而且，可以避免在加载过程中压加载头发生偏心、偏转而产生的二或三个方向的加载头相互撞击、交叉打架，能方便准确地测量混凝土多轴强度和变形；可应用于混凝土多轴试验下的拉压加载头设计中。

说明书

技术领域

本发明属于混凝土结构工程试验技术领域，特别涉及一种混凝土多 轴试验下的拉压加载头设计方法。

背景技术

在混凝土结构工程中常见的双向板、折板、壳体、墙板、剪力墙和钢 管混凝土结构，以及一些重大的特种结构，如核反应堆的压力容器和安全 壳、水坝、海洋平台、重型水压机、设备基础、电视塔等，都是典型的二 维或三维结构物，其混凝土结构处于明显的多轴应力状态。《GB50010-2011 混凝土结构设计规范》，给出了普通混凝土的二轴强度包络图、三轴抗压 强度图和适用于任意三轴应力状态的破坏（强度）准则，以及单轴受压和 受拉的带有损伤演化参数的非线性应力－应变（本构）关系、双轴本构关 系等。由于混凝土是多相材料，材性复杂多变，而混凝土多轴强度和变形 又随多轴应力状态的不同而有很大差异；很难找到一种准确的纯理论方 法，可以从混凝土原材料的性质、组成和制备工艺等原始条件推算其多轴 力学性能。最现实和合理的办法是利用混凝土多轴试验设备、制作试件直 接进行试验测定。

在混凝土多轴拉压试验下，如何方便精确地调节拉压加载头对中并达 到受力均匀，如何在多轴加载过程中避免压加载头发生偏心、偏转而产生 的二或三个方向的加载头相互撞击、交叉打架，从而方便准确地测量混凝 土多轴强度和变形，这是亟需解决的问题。因此，要想获得混凝土多轴本 构关系的试验数据，如何实现其多轴试验下的拉压加载显得尤为重要，首 先这就需要解决混凝土多轴试验下的拉压加载头设计的科学问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，发明一种混凝土多轴试验下的 拉压加载头设计方法，可方便精确地调节拉压加载头对中，并达到受力均 匀。在多轴加载过程中避免压加载头发生偏心、偏转而产生的二或三个方 向的加载头相互撞击、交叉打架，从而方便准确地测量混凝土多轴强度和 变形。

本发明采用的技术方案是一种混凝土多轴试验下的拉压加载头设计 方法，其特征是，拉压加载头中的拉加载头为带有半圆形球铰的螺栓拉杆 1与带有内凹式球铰的拉加载板3组合式设计；压加载头为前后变截面设 计，前部为压加载头7，后部为电磁力吸引底座6；压加载头7通过电磁 锁8与电磁力吸引底座6连结；

具体设计方法的步骤如下：

1）将带有半圆形球铰的螺栓拉杆1装在带有内凹式球铰的拉加载板 3上，起到拉加载头的球铰作用，拉加载板3再通过其上的4个螺丝孔与 带有4个浇筑时预埋螺栓或后粘结带有4个螺栓加载板的多轴试件相连；

2）压加载头7通过电磁锁8与电磁力吸引底座6连结；电磁锁8采用二 档设计，第一档为轻磁力调节档，调节压加载头与试件的对中；第二档为 重磁力加载档，对试件进行压加载过程；

3）混凝土多轴拉压试验下的压加载头高度大于其电磁力吸引底座的 高度，电磁锁中心处于电磁力吸引底座的中心处，并按方形设计，电磁纹 为其边长的1/2-3/4。

本发明的有益效果为：混凝土多轴试验下的拉压加载头设计方法，能 够方便精确地调节拉压加载头对中并达到受力均匀，而且可以避免在加载 过程中压加载头发生偏心、偏转而产生的二或三个方向的加载头相互撞 击、交叉打架，从而方便准确地测量混凝土多轴强度和变形；可应用于混 凝土多轴试验下的拉压加载头设计。

附图说明

图1为带有半圆球铰的螺栓拉杆图，图2为拉加载板正面图，图3为压 加载头和电磁力吸引底座图，图4为电磁锁结构图。图中：1-带有半圆球 铰的螺栓拉杆；2-半圆球铰；3-拉加载板；4-内凹式球铰孔；5-加载板螺 丝孔；6-电磁力吸引底座；7-压加载头；8-电磁锁。

具体实施方式

下面结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施，所述拉加载头 设计方法为带有半圆球铰2的螺栓拉杆1通过半圆球铰2和加载板的半圆 球铰孔与拉加载板3相连接，而拉加载板3再通过螺丝孔5、螺母和带有 螺栓的三轴试件相连接，形成三轴应力状态下的拉加载受力系统；所述压 加载头设计方法为压加载头7通过电磁锁8与压加载头电磁力底座6相连 接，形成三轴应力状态下的压加载受力系统。

具体的实施步骤和流程为：在进行混凝土多轴力学性能试验前，把带 有螺栓的多轴试件通过螺母安装在拉加载板3上，然后进行预拉载，预拉 力为1KN；在此之后，把另外二轴或一轴的压载头，通过液压伺服系统加 压来靠近多轴试件的压加载面，两者之间的距离在1-2mm之间，把电磁锁 8调到第一档，调节压加载头与试件的对中等；完毕后，再把电磁锁8调 到第二档，进行预压载，预压力为5KN，之后按试验设计比例及参数进行 混凝土多轴拉压试验。加载试验时，首先采用打磨机器将混凝土试块粘结 面的灰浆层打磨掉，机器打磨时，必须保证两个粘结面平行，不能偏斜， 打到露出粗骨料为止。多轴受拉加载试验时，在已打磨好的混凝土受拉立 方体试块上粘结调制好的建筑结构胶，形成建筑结构胶粘结层，将加载板 放到建筑结构胶粘结层上。

该混凝土多轴试验下的拉压加载头设计方法，受力均匀，每次对中调 节精确且方便，加载试验时，安装方便，粘结用的建筑结构胶和减摩材料 造价低廉，可方便准确地测量混凝土多轴强度和变形，可应用于混凝土多 轴拉压试验中。