一種混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置及測試方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提出一種混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置，包括固定支撐罩、膠囊、加壓裝置、形變檢測裝置和數據采集處理裝置。如此，利用加壓裝置給膠囊加壓，在固定支撐罩的支撐下，膠囊將膨脹壓力均勻施加于混凝土半球殼外表面，加壓裝置對膠囊加壓直至破壞，并將壓力信號傳輸給數據采集處理裝置，形變檢測裝置檢測混凝土半球殼形變，將形變信號傳輸給數據采集處理裝置，數據采集處理裝置對各信號進行分析處理，得出鋼筋混凝土半球殼的外壓力極限以及外壓力與破壞形式等的關系，與現有技術相比，利用本發明專利技術重復檢測不同厚度、半徑、鋼筋構成等的混凝土半球殼，可預測混凝土半球殼可能出現的破壞形式；本發明專利技術還提出基于上述裝置的測試方法。

New type of limit outer pressure testing device and testing method for concrete hemispherical shell

The invention provides a new limit external pressure testing device for a concrete hemispherical shell, which comprises a fixed support cover, a capsule, a pressurizing device, a deformation detection device and a data acquisition and processing device. So, the use of compression device for capsule pressure, in the fixed support cover support, uniform pressure imposed on the capsule will expand concrete hemispherical shell outer surface, pressure device of capsule compression to failure and the pressure signal is transmitted to the data acquisition and processing device, deformation detection device detecting concrete hemispherical shell deformation, the deformation signal transmission to the data acquisition and processing device, data acquisition and processing device in the processing of the signal, the reinforced concrete hemispherical shell pressure limit and external pressure and failure form, compared with the prior art, repeated testing of concrete hemispherical shell with different thickness, radius, reinforced structure. The invention can damage the concrete form of hemisphere the shell may be predicted; the invention also provides a testing method based on the device.

【技術實現步驟摘要】
一種混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置及測試方法
本專利技術涉及建筑物或構筑物中殼體結構的測試
，具體涉及一種可測試鋼筋混凝土半球殼所能承受的外壓力以及外壓力與破壞形式的關系，及極限外壓力的影響因素的混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置及測試方法。
技術介紹
核電站的安全殼、海洋平臺、大型筒倉和儲液罐等是近年來發展迅速、前景廣闊的工業領域，多為國家的大型重點工程，這些建筑物或構筑物的安全性便引起了各方的重視。在實際建筑物或構筑物中的混凝土半球殼經常因外壓力過大，自身強度不足而出現混凝土半球殼破裂等事故，但是由于這些建筑物或構筑物的體量較大、結構形式復雜等因素，工程技術人員難以開展準確的原型結構的科學實驗研究，不便測試鋼筋混凝土半球殼所能承受的外壓力以及外壓力與破壞形式的關系，及極限外壓力的影響因素，進而無法預測出混凝土半球殼在承受相應外壓時可能出現的破壞形式及極限外壓力的影響因素，以給出混凝土半球殼厚薄界限的建議值，對該類結構的工程設計進行指導，以提高該類結構抵御發生事故的能力。鑒于此，本案專利技術人對上述問題進行深入研究，遂有本案產生。
技術實現思路
本專利技術的其一目的在于提供一種測試鋼筋混凝土半球殼所能承受的外壓力以及外壓力與破壞形式的關系，及極限外壓力的影響因素的混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置，進而可預測出鋼筋混凝土半球殼在承受相應外壓時可能出現的破壞形式及極限外壓力的影響因素，從而給出鋼筋混凝土半球殼厚薄界限的建議值，較好的指導該類結構的工程設計，有效地提高該類結構抵御發生事故的能力。本專利技術的另一目的在于提供一種基于上述混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置的測試方法，可高效實現上述目的。為了達到上述目的，本專利技術采用這樣的技術方案：一種混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置，包括罩設于混凝土半球殼外且內表面與混凝土半球殼外表面之間具有空隙的固定支撐罩，脹設于所述空隙內的膠囊，對膠囊進行加壓膨脹的加壓裝置，設于混凝土半球殼上檢測混凝土半球殼形變量的形變檢測裝置，和與加壓裝置和形變檢測裝置以信號傳輸的方式連接以采集并處理混凝土半球殼內部壓力和形變數據的數據采集處理裝置。上述加壓裝置包括與上述膠囊連通的注水管道和泄水管道；所述注水管道具有水流水壓調節泵、水壓檢測表和單向注水閥門，上述數據采集處理裝置與所述水壓檢測表以信號傳輸的方式連接在一起；所述泄水管道具有單向泄水閥門。上述水流水壓調節泵包括電動試壓泵和手動試壓泵。上述固定支撐罩的內表面形狀與混凝土半球殼外表面形狀相應，上述膠囊呈與上述空隙相應的半球形。上述膠囊的弧頂處設有排氣孔，上述固定支撐罩對應所述排氣孔設有通口。上述固定支撐罩形成有分別供上述注水管道和泄水管道匹配穿過的通孔。還包括與混凝土半球殼邊緣固定連接并與地錨連接在一起的混凝土底板。上述形變檢測裝置包括處于混凝土半球殼內部并設于上述混凝土底板的上表面的檢測裝置支架，和多個對應混凝土半球殼的內表面布設用于檢測相應處在預設方向上相對位移的差動式位移傳感器；所述檢測裝置支架包括平行固定于所述混凝土底板上的支撐板，與混凝土半球殼的內表面相對應的弧形支架，和支設于支撐板與弧形支架之間的支撐架；各所述差動式位移傳感器沿所述弧形支架布設，且具有適應混凝土半球殼形變的彈性探頭；上述數據采集裝置與各所述差動式位移傳感器以信號傳輸的方式連接在一起。一種基于上述混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置的測試方法，采用如下步驟：（1）根據測試要求制作相應壁厚和半徑的混凝土半球殼試件和相應尺寸的上述固定支撐罩；（2）將上述膠囊匹配裝于制作完成的上述固定支撐罩內，將上述加壓裝置與所述膠囊安裝在一起，并將所述膠囊和所述固定支撐罩整體匹配罩設于制作完成的上述混凝土半球殼試件外，并將所述固定支撐罩與所述混凝土半球殼試件固定連接在一起；將上述形變檢測裝置安裝于所述混凝土半球殼試件的內表面；將上述數據采集處理裝置分別與所述加壓裝置和所述形變檢測裝置以信號傳輸的方式連接在一起；（3）利用上述加壓裝置對上述膠囊進行加壓膨脹；運行上述形變檢測裝置和數據采集處理裝置；利用所述加壓裝置對所述膠囊進行持續加壓膨脹直至上述混凝土半球殼試件破壞，利用上述數據采集處理裝置對整個過程中采集的壓力信號和形變數據信號進行分析處理。在上述步驟（1）中通過支模和澆筑方法制作上述固定支撐罩，在所述固定支撐罩的下邊緣形成有與上述混凝土半球殼試件相連接的延伸連接部一，并在此延伸連接部一上布設多個螺栓孔一，并形成上述通口和通孔；通過支模和澆筑方法制作所述混凝土半球殼試件，在所述混凝土半球殼試件的邊緣一體形成有與所述延伸連接部一相對應連接的延伸連接部二，并在此延伸連接部二上布設多個螺栓孔二；還制作上述混凝土底板，通過單獨支模和澆筑方法制作，并對應各所述螺栓孔二設置多個螺栓孔三；在上述步驟（2）中，在預定位置設置多個與各上述螺栓孔三相對應的地錨孔以形成地錨，將上述混凝土底板置于地錨上，并使各所述螺栓孔三與各所述地錨孔相對應；將上述檢測裝置支架安裝于所述混凝土底板上，將多個上述差動式位移傳感器布設于上述弧形支架上對應混凝土半球殼試件的各位移待測點處，并將各所述差動式位移傳感器與數據采集處理裝置以信號傳輸的方式連接在一起；將上述混凝土半球殼試件置于所述混凝土底板上，并使各上述螺栓孔二與各所述螺栓孔三相對應，同時保證所述混凝土半球殼試件與各所述差動式位移傳感器相接觸；準備上述膠囊和固定支撐罩并安裝，將上述注水管道和泄水管道分別通過上述通孔進行安裝；將所述固定支撐罩和膠囊安裝于所述混凝土半球殼試件上，保證所述膠囊不褶皺，并使各上述螺栓孔一與所述螺栓孔二相對應，通過螺栓將所述固定支撐罩、混凝土半球殼試件、混凝土底板與地錨鎖固在一起；將上述水壓檢測表、電動試壓泵、手動試壓泵和單向注水閥門與上述注水管道安裝在一起，并將所述水壓檢測表與上述數據采集處理裝置以信號傳輸的方式連接在一起；將上述單向泄水閥門與上述泄水管道安裝在一起；打開上述排氣孔，關閉所述泄水管道，利用上述電動試壓泵對所述膠囊進行注水加壓，至注滿水，不留褶皺，然后關閉所述排氣孔;在上述步驟（3）中，上述加壓裝置對上述膠囊進行加壓包括兩個階段，先利用上述電動試壓泵對所述膠囊進行第一階段注水加壓，一段時間后，并在上述混凝土半球殼試件破裂前，利用手動試壓泵對所述膠囊進行第二階段注水加壓，直至上述混凝土半球殼試件破壞；在上述步驟（1）中制作多個壁厚和半徑不同的混凝土半球殼試件，并重復上述步驟分別對各混凝土半球殼試件進行測試，利用上述數據采集處理裝置對所有數據進行分析處理。采用上述技術方案后，本專利技術的混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置，利用加壓裝置對膠囊進行加壓使其膨脹，并在外部固定支撐罩的支撐下，膠囊將膨脹壓力均勻施加于待測的混凝土半球殼的外表面，加壓裝置對膠囊逐漸加壓直至混凝土半球殼破壞，加壓裝置在整個加壓過程中將壓力信號傳輸給數據采集處理裝置，形變檢測裝置在整個過程中檢測混凝土半球殼的形變，并將形變量等參數信號傳輸給數據采集處理裝置，數據采集處理裝置對采集的數據信號進行分析處理，得出鋼筋混凝土半球殼所能承受的外壓力以及外壓力與破壞形式的關系，及極限外壓力的影響因素，與現有技術相比，利本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置，其特征在于：包括罩設于混凝土半球殼外且內表面與混凝土半球殼外表面之間具有空隙的固定支撐罩，脹設于所述空隙內的膠囊，對膠囊進行加壓膨脹的加壓裝置，設于混凝土半球殼上檢測混凝土半球殼形變量的形變檢測裝置，和與加壓裝置和形變檢測裝置以信號傳輸的方式連接以采集并處理混凝土半球殼內部壓力和形變數據的數據采集處理裝置。

【技術特征摘要】
1.一種混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置，其特征在于：包括罩設于混凝土半球殼外且內表面與混凝土半球殼外表面之間具有空隙的固定支撐罩，脹設于所述空隙內的膠囊，對膠囊進行加壓膨脹的加壓裝置，設于混凝土半球殼上檢測混凝土半球殼形變量的形變檢測裝置，和與加壓裝置和形變檢測裝置以信號傳輸的方式連接以采集并處理混凝土半球殼內部壓力和形變數據的數據采集處理裝置；還包括與混凝土半球殼邊緣固定連接并與地錨連接在一起的混凝土底板；上述形變檢測裝置包括處于混凝土半球殼內部并設于上述混凝土底板的上表面的檢測裝置支架，和多個對應混凝土半球殼的內表面布設用于檢測相應處在預設方向上相對位移的差動式位移傳感器；所述檢測裝置支架包括平行固定于所述混凝土底板上的支撐板，與混凝土半球殼的內表面相對應的弧形支架，和支設于支撐板與弧形支架之間的支撐架；各所述差動式位移傳感器沿所述弧形支架布設，且具有適應混凝土半球殼形變的彈性探頭；上述數據采集處理裝置與各所述差動式位移傳感器以信號傳輸的方式連接在一起。2.根據權利要求1所述的一種混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置，其特征在于：上述加壓裝置包括與上述膠囊連通的注水管道和泄水管道；所述注水管道具有水流水壓調節泵、水壓檢測表和單向注水閥門，上述數據采集處理裝置與所述水壓檢測表以信號傳輸的方式連接在一起；所述泄水管道具有單向泄水閥門。3.根據權利要求2所述的一種混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置，其特征在于：上述水流水壓調節泵包括電動試壓泵和手動試壓泵。4.根據權利要求3所述的一種混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置，其特征在于：上述固定支撐罩的內表面形狀與混凝土半球殼外表面形狀相應，上述膠囊呈與上述空隙相應的半球形。5.一種基于權利要求4所述的混凝土半球殼的新型極限外壓力測試裝置的測試方法，其特征在于，采用如下步驟：(1)根據測試要求制作相應壁厚和半徑的混凝土半球殼試件和相應尺寸的上述固定支撐罩；(2)于上述膠囊的弧頂處設有排氣孔，上述固定支撐罩對應所述排氣孔設有通口；上述固定支撐罩形成有分別供上述注水管道和泄水管道匹配穿過的通孔；將上述膠囊匹配裝于制作完成的上述固定支撐罩內，將上述加壓裝置與所述膠囊安裝在一起，并將所述膠囊和所述固定支撐罩整體匹配罩設于制作完成的上述混凝土半球殼試件外，并將所述固定支撐罩與所述混凝土半球殼試件固定連接在一起；將上述形變檢測裝置安裝于所述混凝土半球殼試件的內表面；將上述數據采集處理裝置分別與所述加壓裝置和所述形變檢測裝置以信號傳輸的方式連接在一起；(3)利用上述加壓裝置對上述膠...

【專利技術屬性】
技術研發人員：董毓利，張大山，杜毛毛，徐玉野，房圓圓，
申請(專利權)人：華僑大學，
類型：發明
國別省市：