CN102323157B - 混凝土多轴拉压应力组合试验方法 - Google Patents

Abstract

一种混凝土多轴拉压应力组合试验方法，属于土木工程试验与检验技术领域。其特征是在混凝土多轴拉压应力组合试验中利用胶粘剂将塑料毛刷刷齿面与混凝土试件受拉面粘结固定，再用胶粘剂将粘贴钢板与塑料毛刷基座粘贴固定，然后将传力钢板与粘贴钢板通过螺栓连接，最后将传力钢板通过球铰与加载装置连接，拉力通过钢板传递给塑料毛刷刷齿，进而传递到混凝土试件上。本发明的效果和益处是：塑料毛刷连接方式能使试件拉应力更加均匀，减小了受拉钢板对试件受压变形的横向约束作用；同时塑料毛刷刷齿刚度小，再试件受拉压共同作用时，压应力通过胶界面传递给刷齿的力很小，减小了试验的系统误差；塑料毛刷很轻，便于试件安装，试验完毕后方便后期处理。

Description

混凝土多轴拉压应力组合试验方法

技术领域

本发明属于土木工程试验与检验技术领域，涉及混凝土多轴应力状态下强度试验方法。

背景技术

在传统混凝土轴向拉伸试验中，试验机与试件的连接方式一般采用以下几种：内置钢筋式、端部摩擦夹持式、单钢板粘贴式、双钢板粘贴式和钢刷粘贴式。

1内置钢筋式

1)梁正平，陆海荣，黄书秦等.一种简易的混凝土轴向拉伸试验装置.水利学报，1992，(8)，73-75

2)霍洪媛，梁正平等.混凝土轴向拉伸全曲线试验及装置.河海大学学学报，1995，23(5)，26-31

这种内埋式技术存在如下问题：1)预埋钢筋导致试件需要有足够的长度而降低了试验机的刚度；2)很难保证试件轴心受拉，试件中应力分布不均匀；3)由于应力集中而导致破坏发生在钢筋端部；4)不适合多轴应力状态下混凝土强度测试。

2端部摩擦夹持式

1)V.S.Gopalaratnam and Surendra P.Shah.Softening response of plainconcrete in direct tension.ACI Journal，1985，82(3)，310-323

这种端部外夹式技术存在如下问题：1)由于夹持摩擦力不足导致连接面滑移，影响试验的进行；2)应力传递不均匀，容易导致试件受夹持的端部发生局部破坏；3)不适合多轴应力状态下混凝土强度测试。

3单钢板粘贴式

1)尚仁杰，赵国藩等.低周循环荷载作用下混凝土轴向拉伸试验全曲线的试验研究.水利学报，1996，(7)，82-87

2)过镇海著.混凝土强度和变形(试验基础和本构关系).清华大学出版社，1997

这种单钢板粘贴式技术存在如下问题：这种技术可以使试件处于轴心受拉状态，但不适合拉压应力状态下混凝土强度测试，受拉端的粘贴钢板阻碍混凝土的变形，受力不明确，增大了试验的系统误差，而且钢板厚，质量大，试验操作困难。

4双钢板粘贴式

1)彭勃，郑伟.混凝土单轴直接拉伸强度试验方法的研究.湖南大学学报，2004，31(2)，79-83

2)顾惠琳，彭勃.混凝土单轴直接拉伸应力-应变全曲线试验方法.建筑材料学报，2003，6(1)，66-71

这种双钢板粘贴式技术存在如下问题：这种技术虽然能够很好的解决混凝土单向拉伸试验中试件端部应力不均匀的问题，但在多轴拉压应力状态下仍然存在拉压变形互相约束的问题。

5钢刷连接式

1)宋玉普，沈吉纳，靳国礼.多功能三轴混凝土试验系统.大连理工大学学报，1992，32(4)，460-464

2)T.Hampel，K.Speck，S.Scheerer，R.Ritter，and M.Curbach.High-Performance Concrete under Biaxial and Triaxial Loads.Journal ofEngineering Mechanics，ASCE，2009，135(11)，1274-1280

这种粘贴技术存在如下问题：虽然能够很好地解决混凝土单向拉伸试验中试件端部应力不均匀的问题，也解决了多轴拉压应力状态下拉压变形互相约束的问题，但钢刷质量很大，试件安装很困难，要进行大尺寸混凝土及三向受拉试验非常困难。

发明内容

本发明的目的是提供在混凝土多轴拉压应力组合试验中，混凝土试件受拉方向与加载装置连接方式的改进试验方法，不仅解决了多轴拉压应力状态下，混凝土试件端部应力不均匀的问题及拉压变形互相约束的问题，而且解决了大尺寸试件在多轴拉压试验中安装困难的问题。

本发明的技术方案是一种混凝土多轴拉压应力组合试验方法，实施该方法的加载装置包括：塑料毛刷1、粘贴钢板2、传力钢板3、螺栓4、拉力球面铰5、压力球面铰6、混凝土试件7组成，混凝土试件受拉方向与加载装置连接采用塑料毛刷粘贴方式，塑料毛刷基座的形状、尺寸与混凝土试件截面相同，刷齿的个数、相邻刷齿的间距以及刷齿的长度根据混凝土试件轴心抗拉强度进行设计，首先将混凝土试件各面打磨平整，其中试件受拉作用面打磨至露出骨料，将塑料毛刷刷齿表面用砂纸磨平，用无水乙醇擦拭试件受拉作用面和塑料毛刷刷齿；然后将胶粘剂均匀涂抹在试件粘贴面，将塑料毛刷的刷齿面放在试件粘贴面上压实，并清理刷齿缝隙流出的多余胶粘剂；接着将粘贴好毛刷的试件放在25℃～60℃的环境中养护，养护期间在试件上放置重物使粘贴面处于预压状态，预压10～15分钟后将粘贴钢板与塑料毛刷基座表面用砂纸打磨平整并用无水乙醇擦拭干净，再用胶粘剂将粘贴钢板与塑料毛刷基座底面粘贴好并压实，继续放置在25℃～60℃的环境中养护至胶界面完全固化；最后将养护好的试件取出，将粘贴钢板与传力钢板用螺栓连接，用扭力扳手对螺母施加扭矩直至拧紧，传力钢板另一端与液压伺服试验机的球铰加载头相连，通过液压伺服试验机对试件施加拉力荷载，实现预定的加载方案。

本发明的效果和益处是在混凝土多轴拉压应力试验中，同传统混凝土拉压组合试验相比，塑料毛刷连接方式能使试件拉应力更加均匀，减小了受拉钢板对试件受压变形的横向约束作用，使得试件在真实的受力状态下进行试验；同时由于塑料毛刷刷齿刚度很小，当试件受拉压共同作用时，压应力通过胶界面传递给刷齿的力很小，减小了试验的系统误差；塑料毛刷相对于钢板，质量很轻，对100mm×100mm×100mm混凝土试件而言，单个重量不到100克，方便试件安装，试验完毕后可直接快速切除粘贴钢板上的塑料毛刷，回收粘贴钢板，提高了试验效率。

附图说明

附图1是塑料毛刷示意图。

图中：(a)是塑料毛刷平面图，(b)是侧面图。

附图2是粘贴钢板示意图。

图中：(a)是粘贴钢板平面图，(b)是剖视图。

附图3是传力钢板示意图。

图中：(a)是传力钢板平面图，(b)是剖视图。

附图4是塑料毛刷组合示意图。

附图5是本发明在混凝土多轴拉压试验中应用示意图。

图1-图5中：1塑料毛刷；2粘贴钢板；3传力钢板；4螺栓；5拉力球面铰；6压力球面铰；7混凝土试件。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

混凝土多轴拉压应力组合试验加载装置由塑料毛刷1、粘贴钢板2、传力钢板3、螺栓4、拉力球面铰5、压力球面铰6、混凝土试件7组成。首先将混凝土试件7受拉粘贴面打磨直至露出骨料并用无水乙醇擦拭干净，将塑料毛刷1的刷齿表面用砂纸打磨并清理干净，然后将胶粘剂均匀的涂抹在受拉粘贴面，接着将塑料毛刷1的刷齿面放在受拉粘贴面上并压实，清理刷齿缝隙流出的多余胶水，然后将粘贴好毛刷的试件放在25℃～60℃的环境中养护，在养护期间可在试件上放置重物使粘贴面处于预压状态。10～15分钟后，取出试件，将粘贴钢板2与塑料毛刷1的基座用胶粘剂粘贴好并压实，然后放置在25℃～60℃的环境中养护直到胶界面完全固化，最后将养护好的试件取出，把粘贴钢板2与传力钢板3用螺栓4连接，用扭力扳手对螺母施加扭矩直至拧紧，传力钢板3另一端与液压伺服试验机的拉力球面铰5相连。拉力球面铰5与液压油缸及荷载传感器相连。混凝土试件压应力通过压力球面铰6施加，最后通过液压伺服三轴试验机对试件施加拉压组合荷载，实现预定的加载方案。

Claims (1)

1.一种混凝土多轴拉压应力组合试验方法，该方法涉及的加载装置包括：塑料毛刷（1）、粘贴钢板（2）、传力钢板（3）、螺栓（4）、拉力球面铰（5）、压力球面铰（6）、混凝土试件（7），其特征是：与混凝土试件受拉方向连接采用塑料毛刷粘贴方式，塑料毛刷基座的形状、尺寸与混凝土试件截面相同，刷齿的个数、相邻刷齿的间距以及刷齿的长度根据混凝土试件轴心抗拉强度进行设计，首先将混凝土试件受拉粘贴面打磨至露出骨料并清理干净，将塑料毛刷刷齿表面用砂纸打磨至平整并清理干净；然后将胶粘剂均匀涂抹在试件粘贴面，将塑料毛刷的刷齿面放在试件粘贴面上压实，并清理刷齿缝隙流出的多余粘结剂；接着将粘贴好塑料毛刷的试件放在25℃~60℃的环境中养护，养护期间在试件上放置重物使粘贴面处于预压状态，预压10~15分钟后将粘贴钢板与塑料毛刷基座表面用砂纸打磨并清理干净，再用胶粘剂粘贴好并压实，继续放置在25℃~60℃的环境中养护至胶界面完全固化；最后将养护好的试件取出，将粘贴钢板与传力钢板用螺栓连接，用扭力扳手对螺母施加扭矩直至拧紧，传力钢板另一端与试验机的球铰加载头相连，通过试验机对试件施加拉力荷载，实现预定的加载方案。

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