CN103512799A - 一种混凝土拉伸试验柔性夹持装置 - Google Patents

Abstract

一种混凝土拉伸试验柔性夹持装置，包括夹持部分和连接部分，在所述夹持部分包括用于夹持试件的夹持槽、夹持槽内还设有与待夹持试件贴合的楔形片，夹持槽与楔形片之间设有垫块；所述连接部分固定连接在夹持槽上；所述的连接部分由半圆形拉环、圆形拉环和拉杆构成，半圆形拉环固定到夹持槽上，圆形拉环与半圆形拉环穿连，圆形拉环上还固定连接有拉杆。本发明由于上述结构，对待测试件进行柔性夹持，减少了应力的集中，能够准确、高效、科学的测试混凝土轴心抗拉强度。

Description

一种混凝土拉伸试验柔性夹持装置

技术领域

本发明涉及混凝土轴心抗拉强度和极限拉伸试验技术领域，具体为一种混凝土拉伸试验柔性夹持装置，特别适合混凝土翼形端头试件的夹持。

背景技术

根据行业标准DL/T5150-2001《水工混凝土试验规程》4.4要求对混凝土进行混凝土轴心抗拉强度和极限拉伸试验，目前常用的试件夹持方式分别是翼形试件端头夹持，棱柱体试件埋杆连接夹持，棱柱体试件端头夹持等。采用这几种夹持方式在试验结果中经常发生试件端头断裂，这是由于混凝土是一种脆性材料，其对于局部的应力集中不能像金属材料一样通过局部产生较大的变形而降低应力集中而导致的结果。因而一旦在试件上的某一点产生应力集中，就会导致混凝土在该点开裂破坏。而现有的这些试验方法由于未考虑混凝土的这一特性，使得混凝土试件是由于局部的应力集中而破坏，而并非试验要求的仅受到单一拉应力而破坏。即通过上述方式夹持后得到的试验数据不能更准确的反应试件本身的拉伸性能，测试的结果不够准确。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种混凝土拉伸试验柔性夹持装置，能够对测试的混凝土试件进行科学夹持，使测得的数据更加准确。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种混凝土拉伸试验柔性夹持装置，包括夹持部分和连接部分，在所述夹持部分包括用于夹持试件的夹持槽、夹持槽内还设有与待夹持试件贴合的楔形片，夹持槽与楔形片之间设有垫块；所述连接部分固定在夹持槽上。

所述的连接部分由半圆形拉环、圆形拉环和拉杆构成，半圆形拉环固定到夹持槽上，圆形拉环与半圆形拉环穿连，圆形拉环上还固定连接有拉杆。该结构的设计保证了混凝土试件轴心受力，不发生偏心受拉。

进一步的，所述夹持槽开口处设有内直角弯曲，用于卡紧垫块防止其滑出夹持槽内，所述内直角弯曲与夹持槽为一体式设计。楔形钢片的设计使得在拉伸试验过程中依靠楔形钢片的变形大小逐渐减小混凝土试件在拉伸试验过程试件端部所受应力。

所述夹持槽为U型槽，连接部分与U型槽底部中心连接。

所述的垫块为梯形结构，且采用聚四氟乙烯材料制成。由于聚四氟乙烯软硬程度合适，在装置中起到弹性作用，防止因产生应力集中对试件夹持位置造成的破坏。

所述楔形片采用弹簧钢材料制成，楔形片的作用是在拉伸试验过程中依靠其变形大小逐渐减小混凝土的所受应力。楔形钢片的厚度逐渐变薄，楔形钢片变形变大，钢片越薄，变形就会越大，使得混凝土所受应力变小，从而减少应力集中。

所述夹持槽和连接部分采用钢材料制成。

本发明能够带来的有益效果：

    1、由于混凝土是脆性材料，脆性材料直接接触刚性夹具容易对试件产生破坏。本发明提供的柔性夹持装置，采用的聚四氟乙烯垫块可以起到弹性作用，在拉伸试验过程中，聚四氟乙烯可以起到微小变形，减少了应力集中， 防止因产生应力集中对试件夹持位置造成的破坏。

2、采用本装置将原有的刚性夹持改为柔性夹持，从而减少了应力集中，解决了先前问题的存在；可以准确的测试试验结果，提供合理的试验数据，保证混凝土试件拉伸试验中断裂位置为试件中部，满足了试验要求，提高试验效率，节约资源。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构主视图。

图2是本发明的结构侧视图。

图3是本发明的结构俯视图。

图4是本发明的使用状态示意图。

图5是翼型试件端头夹持拉应力云图。

图6是棱柱体试件埋杆连接夹持拉应力云图。

图7是棱柱体试件端头夹持拉应力云图。

图8是采用本发明夹持时的拉应力云图。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明包括夹持部分1和连接部分2，在所述夹持部分包括用于夹持试件的夹持槽11、夹持槽内还设有与待夹持试件贴合的楔形片12，夹持槽11与楔形片12之间设有垫块13；所述连接部分2固定连接在夹持槽11上。

所述的连接部分2由半圆形拉环21、圆形拉环22和拉杆23构成，半圆形拉环21固定到夹持槽11上，圆形拉环22与半圆形拉环21穿连，圆形拉环22上还固定连接有拉杆23。

所述夹持槽11开口处设有内直角弯曲，用于卡紧垫块13防止其滑出夹持槽内，所述内直角弯曲与夹持槽为一体式设计。

所述夹持槽11为U型槽，连接部分2与U型槽底部中心连接。

所述楔形片采用弹簧钢制成。

所述夹持槽11和连接部分2采用钢材料制成。

在进行混凝土轴心抗拉强度和极限拉伸试验之前，分别把拉杆23夹持在拉力试验机上下夹具内，拉杆23连接圆形拉环22，圆形拉环22与半圆形拉环21穿连，实现与夹持槽11的连接，接着把翼形端头试件的两端放置在上下两个夹持槽11内，并分别在夹持槽11开口处两内侧放置垫块13，在垫块与试件接触部位放置楔形片12，调整好试件位置，即可开始试验。

对于背景技术中所述的翼型试件端头夹持、棱柱体试件埋杆连接夹持和棱柱体试件端头夹持三种夹持方式，申请人利用ANSYS对试件进行受力分析，见图5-图7，其中图5是翼型试件端头夹持拉应力云图；图6是棱柱体试件埋杆连接夹持拉应力云图；图7是棱柱体试件端头夹持拉应力云图；另外，对于采用本柔性夹持装置进行受力分析后的拉应力云图见图8。

从图5-图7可以非常明显的看到混凝土存在的应力集中点，从图5中可以看出在试件夹持下端和试件的两侧表面转折点上都有应力集中，应力越集中的部位越易发生破坏，从而导致试件发生端头断裂，这样不能真实的反应试件本身的拉伸性能。同样图6也可以看出试件在埋件端头存在应力集中点，由于埋杆的拉力作用，使得埋杆外侧的混凝土被撕裂，埋杆被拉出。图7中棱柱体试件端头夹持与翼形试件端头夹持一样也是在夹持端头存在应力集中。

图8中采用的是本发明装置夹持试件的拉应力云图，从图8上可以明显看出，几乎不存在应力集中现象。另外，背景技术中的翼型试件端头夹持为采用刚性夹具对试件产生的应力集中。

造成上述这些缺陷的主要原因是由于这三种夹持方式为刚性夹持，虽然夹持力在整个夹持面上基本上均匀分布，但是从夹持段到自由段的过渡点上，由于外侧压力突然变为0，产生的应力集中，导致试件破坏发生在试件端部，因此不能更准确的反应试件本身的拉伸性能。

而本发明由于采用柔性夹持，使得夹持装置由刚性夹持改为柔性夹持，在夹持部位安装聚四氟乙烯垫块起到了弹性变形作用。楔形钢片通过厚度逐渐减小，楔形钢片变形逐渐变大，从而逐渐减小应力，这样从夹持段到自由段的过渡上，应力逐渐减小为0。因此避免了应力集中导致试件的破坏。  

Claims (7)

1.一种混凝土拉伸试验柔性夹持装置，其特征在于：包括夹持部分（1）和连接部分（2），所述夹持部分包括用于夹持试件的夹持槽（11）、夹持槽内还设有与待夹持试件贴合的楔形片（12），夹持槽（11）与楔形片（12）之间设有垫块（13）；所述连接部分（2）连接在夹持槽（11）上。

2.根据权利要求1所述的混凝土拉伸试验柔性夹持装置，其特征在于：所述的连接部分（2）由半圆形拉环（21）、圆形拉环（22）和拉杆（23）构成，半圆形拉环（21）固定到夹持槽（11）上，圆形拉环（22）与半圆形拉环（21）穿连，圆形拉环（22）上还固定连接有拉杆（23）。

3.根据权利要求1所述的混凝土拉伸试验柔性夹持装置，其特征在于：所述夹持槽（11）开口处设有内直角弯曲，用于卡紧垫块（13）防止其滑出夹持槽内，所述内直角弯曲与夹持槽为一体式设计。

4.根据权利要求1-3之一所述的混凝土拉伸试验柔性夹持装置，其特征在于：所述夹持槽（11）为U型槽，连接部分（2）与U型槽底部中心连接。

5.根据权利要求1-3之一所述的混凝土拉伸试验柔性夹持装置，其特征在于：所述的垫块（13）为梯形结构，且采用聚四氟乙烯材料制成。

6.根据权利要求1-3之一所述的混凝土拉伸试验柔性夹持装置，其特征在于：所述楔形片采用弹簧钢制成。

7.根据权利要求1-3之一所述的混凝土拉伸试验柔性夹持装置，其特征在于：所述夹持槽（11）和连接部分（2）采用钢材料制成。

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