一種適用于增強(qiáng)筋材粘結(jié)-滑移滯回性能測試的拉拔試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于土木與結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，涉及一種適用于增強(qiáng)筋材粘結(jié)?滑移滯回性能測試的拉拔試驗裝置。該拉拔試驗裝置包括反力框架、緊固鋼板、上部夾持裝置和拉拔試件；反力框架由框架頂板、框架側(cè)板和框架底板通過螺栓固定連接而成，并通過連接件與試驗機(jī)底座固定連接；緊固鋼板和拉拔試件通過螺栓壓實；上部夾持裝置中的螺紋鋼軸上部與試驗機(jī)的荷載傳感器螺旋連接，下部與鋼套筒上部內(nèi)側(cè)螺旋連接，且通過沿螺紋方向旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)鋼套筒的上升和下降，鋼套筒下部與增強(qiáng)筋材端部連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，在施加反復(fù)荷載時，試件與反力框架之間保持靜力平衡，不會發(fā)生相對錯動；增強(qiáng)筋材與混凝土的應(yīng)力狀態(tài)保持一致。
【專利說明】
一種適用于増強(qiáng)筋材粘結(jié)-滑移滯回性能測試的拉拔試驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于土木與結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，涉及一種適用于增強(qiáng)筋材粘結(jié)-滑移滯回性能測試的拉拔試驗裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]由于其良好的受拉性能，增強(qiáng)筋材(包括鋼筋、鋼絞線以及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋等)廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)工程。增強(qiáng)筋材主要被布置在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的受拉區(qū)域，用于彌補(bǔ)混凝土受拉強(qiáng)度不足的缺點。混凝土結(jié)構(gòu)受荷時，外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力首先施加于混凝土，隨后傳遞到增強(qiáng)筋材上，而保證內(nèi)力傳遞的關(guān)鍵就是筋材與混凝土之間的粘結(jié)作用。因此，增強(qiáng)筋材與混凝土的粘結(jié)性能是土木與結(jié)構(gòu)工程中的基本問題。一般來講，筋材的粘結(jié)性能主要通過粘結(jié)應(yīng)力與相對滑移量的關(guān)系來描述，其對混凝土結(jié)構(gòu)的影響主要體現(xiàn)在:(1)較小的粘結(jié)應(yīng)力將無法保證混凝土與筋材之間的應(yīng)力傳遞，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載能力降低；[2]較大的相對滑移將使得構(gòu)件產(chǎn)生較大的變形，影響結(jié)構(gòu)的正常使用。當(dāng)結(jié)構(gòu)承受地震、 風(fēng)等動力荷載作用時，會產(chǎn)生往復(fù)的變形或位移，此時增強(qiáng)筋材與混凝土之間的相對滑移也呈現(xiàn)出滯回的特點。這種情況下，往復(fù)的相對滑移會導(dǎo)致粘結(jié)應(yīng)力迅速下降，嚴(yán)重危害結(jié)構(gòu)安全。因此，對增強(qiáng)筋材與混凝土之間粘結(jié)滑移滯回性能的研究有很大的學(xué)術(shù)和工程應(yīng)用意義。
[0003]由于采用較為簡單的裝置和試件形式，拉拔試驗是廣泛使用的一種測試增強(qiáng)筋材與混凝土之間粘結(jié)滑移滯回性能的試驗方法。其直接在筋材上施加拉力或壓力，通過約束筋材拉拔端的混凝土來平衡所施加的反復(fù)荷載，因此在加載過程中，筋材與混凝土的應(yīng)力狀態(tài)是相反的，即當(dāng)鋼筋受拉時，混凝土是受壓的。這種應(yīng)力狀態(tài)與真實情況不符，而且混凝土受到的壓應(yīng)力會對粘結(jié)破壞形態(tài)產(chǎn)生影響，從而得到不準(zhǔn)確的粘結(jié)-滑移滯回關(guān)系。因此，亟待需要對傳統(tǒng)拉拔試驗進(jìn)行改進(jìn)，提出一種滿足構(gòu)件或結(jié)構(gòu)中真實應(yīng)力狀態(tài)的用于增強(qiáng)筋材與混凝土粘結(jié)滑移滯回性能測試的試驗裝置。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種適用于增強(qiáng)筋材粘結(jié)-滑移滯回性能測試的拉拔試驗裝置，在試驗過程中，筋材與混凝土的應(yīng)力狀態(tài)與真實構(gòu)件或結(jié)構(gòu)相同。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]—種適用于增強(qiáng)筋材粘結(jié)-滑移滯回性能測試的拉拔試驗裝置，包括反力框架1、 緊固鋼板2、上部夾持裝置3以及拉拔試件14。
[0007]所述的反力框架1包括一個框架頂板4、兩個框架側(cè)板5和一個框架底板6?？蚣茼敯?、框架側(cè)板5和框架底板6通過螺栓10固定連接，通過連接件7與試驗機(jī)底座固定連接?？蚣茼敯?為矩形鋼板，矩形鋼板短邊兩側(cè)各分布有一排螺紋孔8，靠近一側(cè)螺紋孔8的位置分布有第三排螺紋孔8,靠近另一側(cè)螺紋孔8的位置分布一個矩形開槽9?？蚣艿装?為矩形鋼板，矩形鋼板上與框架頂板4三排螺紋孔8相對應(yīng)位置分布有同樣的三排螺紋孔8，矩形鋼板上分布圓形開槽11，矩形開槽9與圓形開槽11位于同一中心線上。框架側(cè)板5為一個具有凹槽的長方體，凹槽的上下兩個側(cè)面分別分布有一排螺紋孔8，凹槽長方體底面兩端各分部一排螺紋孔8;上側(cè)面的螺紋孔8與框架頂板4最外側(cè)的螺紋孔8通過螺栓10固定連接;下側(cè)面的螺紋孔8與框架底板6最外側(cè)的螺紋孔8通過螺栓10固定連接。連接件7為帶帽螺栓，其螺桿直徑略小于圓形開槽11的直徑，螺帽直徑大于圓形開槽11的直徑。連接件7穿過框架底板4的圓形開槽11與試驗機(jī)底座通過螺母12螺旋固定連接。
[0008]所述的緊固鋼板2為矩形鋼板，其上分布一排圓形凹槽13，每排圓形凹槽13的個數(shù)和直徑與每排螺紋孔8的個數(shù)和直徑相同，螺栓10穿過每排螺紋孔8通過圓形凹槽13將緊固鋼板2與拉拔試件14壓實。所述的每排螺紋孔8具體指框架頂板4除了兩側(cè)螺紋孔8外的第三排螺紋孔8、框架底板6除了兩側(cè)螺紋孔8外的第三排螺紋孔8和框架側(cè)板5凹槽長方體底面兩端的螺紋孔8。
[0009]所述的上部夾持裝置3包括螺紋鋼軸15和鋼套筒16，鋼套筒16上部內(nèi)側(cè)加工為螺紋，下部內(nèi)側(cè)加工為螺紋。螺紋鋼軸15上部與試驗機(jī)的荷載傳感器螺旋連接，下部與鋼套筒16上部內(nèi)側(cè)螺旋連接，且通過沿螺紋方向旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)鋼套筒16的上升和下降。
[0010]所述的拉拔試件14包括長方體混凝土試塊17和埋置在試塊中的增強(qiáng)筋材18。增強(qiáng)筋材18偏心埋置在混凝土試塊17中，且保證其穿過矩形開槽9的中心位置。在增強(qiáng)筋材18埋置位置的兩端分別設(shè)置非粘結(jié)段19。增強(qiáng)筋材18端部加工為螺紋，與鋼套筒16下部連接。
[0011]本發(fā)明有益效果為:解決了傳統(tǒng)拉拔粘結(jié)試驗中增強(qiáng)筋材和混凝土的應(yīng)力狀態(tài)與真實情況不符的問題，采用本發(fā)明裝置可以通過形式較為簡單的拉拔試件測試增強(qiáng)筋材與混凝土間的滯回粘結(jié)性能。在施加反復(fù)荷載過程中，拉拔力與豎向緊固鋼板提供的反力平衡，附加彎矩則由側(cè)向的緊固鋼板提供的反力平衡，因此試件與反力框架之間保持靜力平衡，不會發(fā)生相對錯動。而在筋材的受力端，混凝土沒有受到反力框架的約束，因此可以保證增強(qiáng)筋材與混凝土的應(yīng)力狀態(tài)保持一致。同時，緊固鋼板產(chǎn)生的反力沒有直接作用于粘結(jié)區(qū)域，也不會對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是反力框架I的側(cè)視圖；
[0014]圖3是本發(fā)明框架頂板4的平面圖；
[0015]圖4是本發(fā)明框架側(cè)板5的平面圖；
[0016]圖5是本發(fā)明框架底板6的平面圖；
[0017]圖6是本發(fā)明緊固鋼板2的平面圖；
[0018]圖7是本發(fā)明上部夾持裝置3的平面圖；
[0019]圖8(a)是本發(fā)明拉拔試件14的側(cè)視圖；
[0020]圖8(b)是本發(fā)明拉拔試件14的俯視圖；
[0021 ]圖中:I反力框架;2緊固鋼板;3上部夾持裝置;4框架頂板;5框架側(cè)板;6框架底板；7底部連接件;8螺紋孔;9矩形開槽;10螺栓;11圓形開槽;12螺母;13圓形凹槽;14拉拔試件；15螺紋鋼軸;16鋼套筒;17混凝土試塊;18增強(qiáng)筋材;19非粘結(jié)段?！揪唧w實施方式】
[0022]—種適用于增強(qiáng)筋材粘結(jié)-滑移滯回性能測試的拉拔試驗裝置，包括反力框架1、 緊固鋼板2、上部夾持裝置3以及拉拔試件14(圖8(a)和圖8(b)是拉拔試件14的側(cè)視圖和俯視圖)，本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
[0023]所述的反力框架1包括一個框架頂板4、兩個框架側(cè)板5和一個框架底板6?？蚣茼敯?上分布三排螺紋孔8和矩形開槽9?？蚣艿装?上分布三排螺紋孔8和圓形開槽11矩形開槽9與圓形開槽11位于同一中心線上?？蚣軅?cè)板5為一個具有凹槽和螺紋孔8的長方體。連接件7穿過框架底板4的圓形開槽11與試驗機(jī)底座通過螺母12螺旋固定連接。
[0024]所述的緊固鋼板2上分布一排圓形凹槽13,每排圓形凹槽13的個數(shù)和直徑與每排螺紋孔8的個數(shù)和直徑相同，螺栓10穿過每排螺紋孔8通過圓形凹槽13將緊固鋼板2與拉拔試件14壓實。
[0025]所述的上部夾持裝置3中的螺紋鋼軸15上部與試驗機(jī)的荷載傳感器螺旋連接，螺紋鋼軸15下部與鋼套筒16上部內(nèi)側(cè)螺旋連接，且通過沿螺紋方向旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)鋼套筒16的上升和下降。[〇〇26]所述的拉拔試件14包括長方體混凝土試塊17和埋置在試塊中的增強(qiáng)筋材18。增強(qiáng)筋材18偏心埋置在混凝土試塊17中，且保證其穿過矩形開槽9的中心位置。增強(qiáng)筋材18端部與鋼套筒16下部連接。
[0027]該拉拔試驗裝置安裝及使用步驟具體為:[〇〇28](1)首先組裝反力框架1，如圖2所示，使用螺栓10分別通過螺紋孔8將框架頂板4、框架側(cè)板5及框架底板6固定，(圖3是框架頂板4的平面圖，圖4是框架側(cè)板5的平面圖，圖5是框架底板6的平面圖)。將底部連接件7穿過框架底板6的圓形開槽11，將螺母12螺旋套在底部連接件的螺桿上。將底部連接件7與試驗機(jī)底座螺旋連接，再將螺母12向上旋緊直至反力框架牢固的連接于試驗機(jī)底座。[〇〇29](2)將拉拔試件14放入反力框架1，使增強(qiáng)筋材18穿過框架頂板4的矩形開槽9。調(diào)整試件位置，使增強(qiáng)筋材18與底部連接件7的中心對齊。保持該試件位置，使用緊固鋼板2 (圖6是緊固鋼板2的平面圖))在豎直方向固定試件，即在框架頂板4和框架底板6的中間螺紋孔8處，使用螺栓10將緊固鋼板2與試件的上端和下端壓實。再采用類似的步驟，通過框架側(cè)板5上的凹槽長方體底面兩端的螺紋孔8將緊固鋼板2與試件的側(cè)面壓實，直至試件牢固的固定。檢查增強(qiáng)筋材18與底部連接件7的對中情況，微調(diào)與試件固定的緊固鋼板2直到增強(qiáng)筋材18與底部連接件7完全對中。
[0030](3)調(diào)節(jié)上部夾持裝置3(圖7是上部夾持裝置3的平面圖)直至與增強(qiáng)筋材18靠近， 通過螺旋鋼套筒16使之下降，直到可以與增強(qiáng)筋材18的上端螺紋旋轉(zhuǎn)連接，完成上部夾持裝置3與增強(qiáng)筋材18的連接。
[0031](4)施加反復(fù)拉拔荷載，通過荷載傳感器采集粘結(jié)應(yīng)力，通過位移計采集增強(qiáng)筋材 18與混凝土試塊17之間的相對滑移，測試粘結(jié)滑移滯回性能。
【主權(quán)項】
1.一種適用于增強(qiáng)筋材粘結(jié)-滑移滯回性能測試的拉拔試驗裝置，其特征在于，該拉拔試驗裝置包括反力框架1、緊固鋼板2、上部夾持裝置3以及拉拔試件14; 所述的反力框架I由框架頂板4、框架側(cè)板5和框架底板6通過螺栓10固定連接而成，反力框架I通過連接件7與試驗機(jī)底座固定連接;框架頂板4為矩形鋼板，矩形鋼板短邊兩側(cè)各分布有一排螺紋孔8，靠近一側(cè)螺紋孔8的位置分布有第三排螺紋孔8，靠近另一側(cè)螺紋孔8的位置分布一個矩形開槽9;框架底板6為矩形鋼板，矩形鋼板上與框架頂板4三排螺紋孔8相對應(yīng)位置分布有同樣的三排螺紋孔8，矩形鋼板上分布圓形開槽11，矩形開槽9與圓形開槽11位于同一中心線上;框架側(cè)板5為一個具有凹槽的長方體，凹槽的上下兩個側(cè)面分別分布有一排螺紋孔8，凹槽長方體底面兩端各分部一排螺紋孔8;上側(cè)面的螺紋孔8與框架頂板4最外側(cè)的螺紋孔8通過螺栓10固定連接;下側(cè)面的螺紋孔8與框架底板6最外側(cè)的螺紋孔8通過螺栓10固定連接;連接件7為帶帽螺栓，其螺桿直徑略小于圓形開槽11的直徑，螺帽直徑大于圓形開槽11的直徑;連接件7穿過框架底板4的圓形開槽11與試驗機(jī)底座通過螺母12螺旋固定連接； 所述的緊固鋼板2為矩形鋼板，分布一排圓形凹槽13，每排圓形凹槽13的個數(shù)和直徑與每排螺紋孔8的個數(shù)和直徑相同，螺栓10穿過每排螺紋孔8通過圓形凹槽13將緊固鋼板2與拉拔試件14壓實;所述的每排螺紋孔8具體指框架頂板4除了兩側(cè)螺紋孔8外的第三排螺紋孔8、框架底板6除了兩側(cè)螺紋孔8外的第三排螺紋孔8和框架側(cè)板5凹槽長方體底面兩端的螺紋孔8 ； 所述的上部夾持裝置3包括螺紋鋼軸15和鋼套筒16，鋼套筒16上部內(nèi)側(cè)和下部內(nèi)側(cè)均加工為螺紋;螺紋鋼軸15上部與試驗機(jī)的荷載傳感器螺旋連接，下部與鋼套筒16上部內(nèi)側(cè)螺旋連接，且通過沿螺紋方向旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)鋼套筒16的上升和下降； 所述的拉拔試件14包括長方體混凝土試塊17和埋置在試塊中的增強(qiáng)筋材18;增強(qiáng)筋材18偏心埋置在混凝土試塊17中，且保證其穿過矩形開槽9的中心位置;在增強(qiáng)筋材18埋置位置的兩端分別設(shè)置非粘結(jié)段19;增強(qiáng)筋材18端部加工為螺紋，與鋼套筒16下部連接。
【文檔編號】G01N19/04GK106018270SQ201610304940
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】張學(xué), 李蘆鈺, 呂昌明, 吳智敏, 歐進(jìn)萍
【申請人】大連理工大學(xué)