[發(fā)明專利]海洋環(huán)境與動(dòng)載耦合試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410003752.3
• 申請(qǐng)日: 2014-01-03
• 公開（公告）號(hào): CN103743587A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王勝年;蘇林王;趙冉;應(yīng)宗權(quán);胡若鄰;劉培鴿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中交四航工程研究院有限公司;廣州港灣工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司;中交四航巖土工程有限公司;廣州四航材料科技有限公司
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00;G01N17/00;G01N3/02
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 劉菁菁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種海洋環(huán)境與動(dòng)載耦合試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)，可模擬海工結(jié)構(gòu)處于海洋腐蝕環(huán)境與動(dòng)荷載同時(shí)作用的實(shí)際服役情況，可用于跨海橋梁、海港碼頭結(jié)構(gòu)構(gòu)件實(shí)際服役狀態(tài)的模擬試驗(yàn)，可作為海工結(jié)構(gòu)安全性與耐久性評(píng)價(jià)的試驗(yàn)設(shè)備，可應(yīng)用于海工結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的科研、生產(chǎn)與鑒定。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)建造了大量跨海橋梁與海港碼頭，隨著使用年限的增加，這些結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境與荷載共同作用下大都出現(xiàn)了鋼筋銹蝕、構(gòu)件斷裂等局部損傷，部分結(jié)構(gòu)甚至出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)局部倒塌、整體滑移等嚴(yán)重的破壞情況。海工結(jié)構(gòu)的局部及整體破壞給國(guó)家造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失，結(jié)構(gòu)過早失效的根本原因主要是海工結(jié)構(gòu)在承受外載荷的同時(shí)還經(jīng)歷著海洋環(huán)境作用。多因素共同作用時(shí)，對(duì)混凝土的破壞作用并不是各單一因素作用的簡(jiǎn)單疊加，各因素產(chǎn)生的交互作用使得實(shí)際服役中的混凝土破壞過程復(fù)雜化，也使得從單一因素作用條件下研究所得結(jié)論和經(jīng)驗(yàn)公式具有一定的局限性。因此，開展海洋環(huán)境與動(dòng)載耦合作用對(duì)海工混凝土耐久性的影響研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看，考慮荷載與環(huán)境耦合作用下的混凝土耐久性研究已經(jīng)得到業(yè)界的重視，許多大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)都開展了此方面的研究工作，我國(guó)在這方面的研究基本與國(guó)外同步，也取得了不少研究成果。但總體來說，無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，研究人員對(duì)多因素作用下的結(jié)構(gòu)耐久性破壞大都集中的理論分析方面，缺乏相關(guān)試驗(yàn)成果，這是由于耦合作用的加載試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)復(fù)雜造成的。目前少量的試驗(yàn)成果多集中在靜載荷與環(huán)境因素的耦合作用，至于疲勞載荷與環(huán)境因素耦合作用的研究報(bào)道就更少，且多以間接方式–交替作用來研究循環(huán)載荷與腐蝕介質(zhì)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。因此，此類研究仍處于起步階段，從現(xiàn)有研究資料來看，目前該類試驗(yàn)方面存在以下問題：

（1）目前研究沒有考慮工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際服役情況，僅僅從理論研究角度設(shè)計(jì)荷載試驗(yàn)，部分海水環(huán)境浸泡或噴灑是在卸載以后進(jìn)行的，或者交替進(jìn)行的，沒能充分考慮荷載與環(huán)境侵蝕的耦合效應(yīng)；

（2）研究?jī)H限于室內(nèi)試驗(yàn)，缺乏對(duì)實(shí)際工程長(zhǎng)期耐久性的了解，多數(shù)研究成果僅得出外加應(yīng)力水平對(duì)混凝土抗氯離子滲透性能的定性表述，無(wú)法建立快速試驗(yàn)與實(shí)際工程長(zhǎng)期耐久性之間的定量關(guān)系。

總體來說，現(xiàn)有試驗(yàn)方法不能代表實(shí)際工程狀態(tài)，研究成果尚需進(jìn)一步深化才能用于指導(dǎo)實(shí)際工程的設(shè)計(jì)施工，還需開展更為系統(tǒng)、詳細(xì)的研究工作。因此，本專利針對(duì)這一技術(shù)難題，發(fā)明一種海洋環(huán)境與動(dòng)載耦合試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)海工混凝土實(shí)際服役狀態(tài)的真實(shí)模擬，專利主要根據(jù)是系統(tǒng)并全面的開展混凝土耐久性研究的前提條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了開發(fā)和研制一種適合海洋工程構(gòu)件在海洋環(huán)境和動(dòng)載同時(shí)作用下的耦合試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:

海洋環(huán)境與動(dòng)載耦合試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)，其包括：

（1）海洋環(huán)境模擬環(huán)境箱設(shè)備，所述海洋環(huán)境模擬環(huán)境箱設(shè)備包括環(huán)境箱及鹽水噴灑裝置，所述鹽水噴灑裝置包括設(shè)置于環(huán)境箱箱體內(nèi)的鹽水噴灑噴頭，環(huán)境箱箱體內(nèi)設(shè)置有溢流口及排水口；及

（2）電液伺服動(dòng)靜試驗(yàn)機(jī)，所述電液伺服動(dòng)靜試驗(yàn)機(jī)包括對(duì)試件施加動(dòng)力荷載的試驗(yàn)機(jī)加載頭、動(dòng)力荷載控制電路，還包括用于對(duì)所述鹽水噴灑裝置提供鹽水及壓縮空氣的電控柜，電控柜與所述鹽水噴灑裝置之間通過氣管和水管連接；

試件由夾持件固定于所述海洋環(huán)境模擬環(huán)境箱箱體內(nèi)的試件支座上，在鹽水浸泡、鹽水漲落、鹽水噴霧的不同環(huán)境下由電液伺服試驗(yàn)機(jī)加載壓縮、拉伸及彎曲變形荷載。

作為本發(fā)明中的海洋環(huán)境與動(dòng)載耦合試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)，通過海洋環(huán)境模擬環(huán)境箱設(shè)備及動(dòng)載加載設(shè)備的配合，可實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境下的加載試驗(yàn)，較為真實(shí)的海工結(jié)構(gòu)的實(shí)際服役情況。

所述電液伺服動(dòng)靜試驗(yàn)機(jī)通過動(dòng)力荷載控制電路可對(duì)試驗(yàn)機(jī)加載頭施加正弦、方波、三角波、單調(diào)波和簡(jiǎn)單正弦疊加波荷載。

所述電液伺服動(dòng)靜試驗(yàn)機(jī)通過動(dòng)力荷載控制電路設(shè)置所述環(huán)境箱箱體內(nèi)水面漲落潮、噴灑鹽霧的間歇噴灑周期或連續(xù)噴灑操作、漲落周期、噴霧壓力及噴霧時(shí)間。從而模擬出更多樣及更真實(shí)的海洋環(huán)境，噴霧時(shí)間及周期可隨意設(shè)定；鹽霧噴灑分布均勻，鹽霧沉降自由調(diào)節(jié)。

所述電液伺服動(dòng)靜試驗(yàn)機(jī)最大靜態(tài)試驗(yàn)力為±500kN，最大動(dòng)態(tài)試驗(yàn)力為±400kN，頻率范圍為0.01～20hz，作動(dòng)器行程為±75mm，精度為示值的±1%。

所述環(huán)境箱箱體內(nèi)還設(shè)置有鹽霧沉降量測(cè)量裝置及液位控制裝置，以準(zhǔn)確測(cè)量鹽霧的沉隆量及液位的控制。