CN104297054A - 一种研究frp筋拉伸性能的线性锚固辅助装置 - Google Patents

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本发明提供的一种研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置,包括主架(1)、底座(2)、同心轴孔系统(3)和摆锤装置(4);所述主架(1)固定于底座(2)上,包括下层(11)和上层(12);所述同心轴孔系统(3)为一组分别设于底座(2)、下层(11)和上层(12)上的三层同轴心的孔道;所述摆锤装置(4)为两个,分别固定于同心轴孔系统(3)两侧的上层(12)上。该装置结构简单、使用方便,可用于研究直径不规则FRP筋本身拉伸性能时两端的锚固,保证FRP筋与锚具同轴,避免拉伸过程中剪切应力的影响,有效增加锚固的效率和有效性,提高科学研究的效率和有效性。

Description

一种研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置;具体地说,将需要进行拉伸性能研究的FRP筋锚固过程,借助于此装置完成,保证FRP筋锚固的线性,避免拉伸过程中的偏心现象。
背景技术
[0002] 钢筋混凝土结构因其价格低廉,施工简单,性能优异广泛应用土木工程、建筑、军工和某些特殊工程等。然而,传统钢筋混凝土配筋或现有的钢结构工程需要大量的钢材,钢铁资源有限,随着资源的耗竭开采成本大幅度增大,而大大增加现有混凝土结构和钢结构工程的耗资。另外,随着混凝土结构应用越来越广泛,在西部盐湖、南海及近海工程中混凝土结构面临着苛刻的服役环境,钢筋锈蚀成为了影响混凝土结构寿命的主要问题。因此需要寻找有效的材料以替代钢筋,解决资源及工程寿命问题。以碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维等为增强材料,以树脂为基体制备而成的纤维增强聚合物复合材料(FiberReinforced Polymer,简称FRP)成为了研究热点。
[0003] 纤维增强聚合物筋(简称FRP筋)根据增强纤维的种类不同可分为玻璃纤维筋、碳纤维筋、芳纶纤维筋和玄武岩纤维筋等,其拉伸强度是普通钢筋的1.5〜5倍,密度是普通钢筋的20%〜25%,具有较高的强质比、不锈蚀和耐久性能好等优点,是一种新型和优质用以替代钢筋增强混凝土的理想材料。
[0004] 1941年,美国人Jackson首次提出用GFRP筋增强混凝土结构的专利,并逐渐开始研究用GFRP筋代替钢筋作为混凝土的增强材料,但由于其抗碱性差而中断。1978年,德国施屈劳柏建筑公司于拜耳化学厂合作研发“Polystal”的GFRP筋用于德、奥两国几座桥梁上。21世纪初,日本的专家研制出以碳纤维增强树脂的高强复合筋,并应用于实际工程中。2004年,天津静海地磁台记录室利用碳纤维的抗磁干扰性能,采用碳纤维增强聚合物(CFRP)代替钢筋建成了国内第一个无钢结构建筑。
[0005] 然而,随着FRP筋的研究深入,暴露出的问题越来越多,如玻璃纤维筋材的耐碱侵蚀性能差、抗剪切强度低等严重限制了其应用范围,有关FRP筋在多种环境条件下的耐久性能成为了新的研究热点。FRP筋拉伸性能是表征其力学性能的主要参数,但由于FRP筋抗压及抗剪切强度低,在拉伸试验中夹具的压力容易引起应力集中而造成FRP筋端部碎裂,所以需要在FRP筋两端锚固钢制锚具,用于研究FRP筋本身的拉伸强度。
[0006] FRP筋锚固时相对锚具的对中度决定着拉伸工程中剪切应力的大小,剪切应力的存在将影响FRP筋拉伸强度值的有效性。本发明针对FRP筋锚固中的对中问题,设计了一种锚固辅助装置,通过摆锤、预制同心孔系统和橡皮泥微调三重矫正FRP筋在锚固时的线性,保证FRP筋的有效锚固,提高FRP筋拉伸性能测试的有效性。经检索,现有技术中未见用摆锤、预制同心孔系统和橡皮泥保证FRP筋线性锚固的辅助装置。
发明内容
[0007] 发明目的:本发明的目的在于克服现有FRP筋拉伸性能研究中锚固技术存在的缺点和不足,提供一种FRP筋有效线性锚固的辅助装置。
[0008] 技术方案:本发明提供的一种研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置,包括主架、底座、同心轴孔系统和摆锤装置;所述主架固定于底座上,包括下层和上层;所述同心轴孔系统为设于为一组分别设于底座、下层和上层上的三层同轴心的孔道;所述摆锤装置为两个,分别固定于同心轴孔系统两侧的上层上。
[0009] 作为改进,所述底座底部设有底座调节螺丝,中部设有气孔盘;底座调节螺丝用于调节底座的水平度,底座的水平度根据气孔盘中气泡是否在中心位置判断。
[0010] 作为另一种改进,所述下层与底座的距离为200mm〜300mm,所述上层与下层的距离为 150mm 〜250mm。
[0011] 作为另一种改进,所述下层和上层的孔径相同,为12mm〜20mm ;底座的孔径为26mm 〜34mm。
[0012] 作为另一种改进,所述同心轴孔系统的孔道横截面为圆形或正多边形。
[0013] 作为另一种改进,所述摆锤装置的长度为10mm〜200mm。
[0014] 有益效果:本发明提供的研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置结构简单、使用方便,可用于研究直径不规则FRP筋本身拉伸性能时两端的锚固,保证FRP筋与锚具同轴,避免拉伸过程中剪切应力的影响,有效增加锚固的效率和有效性,提高科学研究的效率和有效性。
[0015] 具体而言,本发明装置相对于现有技术,具有以下突出的优势:
[0016] (I)本发明研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置可用于FRP螺纹筋或粘砂筋的锚固,保证FRP筋锚固的线性;
[0017] (2)本发明研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置可同时支持多根筋材的锚固,增加锚固的效率和有效性;
[0018] (3)本发明研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置锚固FRP筋操作简便;
[0019] (4)本发明研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置采用钢材制造,结构牢固,可支持长久实用,提闻科学研究效率和有效性。
附图说明
[0020] 图1为本发明研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置的主视图;
[0021] 图2为本发明研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置的左视图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本发明做出进一步说明。
[0023] 研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置,见图1和2,包括主架1、底座2、同心轴孔系统3和摆锤装置4。
[0024] 主架I固定于底座2上,采用不锈钢制作,分为两层结构,包括下层11和上层12 ;,主要支撑同心轴孔系统3和摆锤装置4。根据FRP筋常用锚固长度,设计主架I的下层11与底座2的距离为200mm〜300mm,上层12与下层11的距离为150mm〜250mm ;主架的长度可根据一次性需要锚固试样的多少而定。
[0025] 同心轴孔系统3为一组分别设于底座2、下层11和上层12上的三层同轴心的孔道;主架I的下层11和上层12的孔径相同,可根据锚固筋材的直径决定,优选12_〜20mm ;底座2的孔径大小根据筋材所用锚具的直径决定,孔径较大部分利用橡皮泥填补,优选为26mm〜34mm。采用橡皮泥根据FRP筋外径相应调整,保证FRP筋与孔系统同轴。同心轴孔系统3的孔道横截面为圆形或正多边形。
[0026] 摆锤装置4为两个,其长度均为10mm〜200mm,分别固定于同心轴孔系统3两侧的上层12上;摆锤装置4用于辅助验证FRP筋材的线性。
[0027] 底座2底部设有底座调节螺丝5,中部设有气孔盘6 ;底座调节螺丝5用于调节底座2的水平度,底座2的水平度根据气孔盘6中气泡是否在中心位置判断。
[0028] 研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置的应用方法,包括以下步骤:首先采用底座调节螺丝5和气孔盘6调平底座2 ;将锚固FRP筋用锚具插入底座的孔道中,锚具和底座上的孔道之间会有一定的间隙,这个间隙用于调整FRP筋的中心位置,最后如果仍存在间隙,用橡皮泥填补;然后,将欲锚固的FRP筋插入主架I的下层11和上层12的孔道和锚具中,根据同心轴孔系统3上标记的轴线对中FRP筋中心位置。对中后,利用橡皮泥将FRP筋固定于主架结构的下层11和上层12的孔道中,根据FRP筋与锚具同轴将锚具固定于底座结构上的孔道中,然后向锚具中浇注锚固浆体或锚固胶,完成FRP筋的锚固。
[0029] 更具体的:
[0030] 根据FRP筋常用锚固长度设计主架结构,下层11距底座高度为250mm,上层12距下层11的高度为200_,摆锤装置4安装于同心轴孔系统3两侧,长度为190_。
[0031] 同心轴孔系统3采用13孔道长度;根据研究FRP筋直径决定主架I上层12和下层11的孔径,以15mm最常用,底座结构2上的孔道直径以30mm为佳。由于FRP筋表面处理方式不同,导致其直径分布不均,锚固中橡皮泥的作用是适应FRP筋表面形貌调整对中度。

Claims (6)

1.一种研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置,其特征在于:包括主架(I)、底座(2)、同心轴孔系统(3)和摆锤装置⑷;所述主架⑴固定于底座(2)上,包括下层(11)和上层(12);所述同心轴孔系统(3)为一组分别设于底座(2)、下层(11)和上层(12)上的三层同轴心的孔道;所述摆锤装置(4)为两个,分别固定于同心轴孔系统(3)两侧的上层(12)上。
2.根据权利要求1所述的一种研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置,其特征在于:所述底座(2)底部设有底座调节螺丝(5),中部设有气孔盘¢);底座调节螺丝(5)用于调节底座(2)的水平度,底座(2)的水平度根据气孔盘¢)中气泡是否在中心位置判断。
3.根据权利要求1所述的一种研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置,其特征在于:所述下层(11)与底座⑵的距离为200mm〜300mm,所述上层(12)与下层(11)的距离为150mm 〜250mmo
4.根据权利要求1所述的一种研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置,其特征在于:所述下层(11)和上层(12)的孔径相同,为12mm〜20mm ;底座⑵的孔径为26mm〜34mm。
5.根据权利要求1所述的一种研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置,其特征在于:所述同心轴孔系统(3)的孔道横截面为圆形或正多边形。
6.根据权利要求1所述的一种研究FRP筋拉伸性能的线性锚固辅助装置,其特征在于:所述摆锤装置(4)的长度为10mm〜200mm。
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