CN104777096A - 改进的测定frp-混凝土界面性能的测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改进的测定FRP-混凝土界面性能的测试装置及方法,该装置包括试块、力传感器、材料试验机、计算机、控制器、液压油泵、静态信号测试分析系统。在试块表面粘贴纤维布，并在加载端环向缠绕锚固纤维布，测试前在试块下端安装位移计和力传感器，在纤维布测试端表面粘贴应变片。控制器同时控制竖向加载装置以及液压油源。计算机同时控制控制器和静态信号测试分析系统。位移计、力传感器和应变片均与静态信号测试分析系统相连，控制器和静态信号测试分析系统输出端和计算机相连，从而测试FRP-混凝土界面性能。本发明装置结构简单，拆卸方便，所需材料及仪器少，适用于施工现场FRP-混凝土界面性能的测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种改进的测定FRP-混凝土界面性能的测试装置及测试方法，属于混凝土建筑领域。
背景技术
土木工程领域中，钢筋混凝土结构随着时间将发生材料老化、结构损伤。所以，为了保证损伤结构的安全性，必须研究损伤结构的加固技术，使其性能能够提升。目前的加固方法大都采用纤维布或钢板进行加固。大量的试验研究表明，采用FRP加固的钢筋混凝土结构构件，其破坏形式往往不是FRP被拉断，而是FRP与混凝土界面粘结不足导致的界面剥离破坏。FRP-混凝土的界面粘结是保证两种材料共同工作的基础，因此FRP-混凝土界面性能的研究结果可以为工程设计人员提供理论基础。
目前规范采用的是正拉试验来测量纤维布与混凝土界面的粘结性能。从受力的角度来说，面内剪切状态更符合真实受力情况。面内剪切试验很难解决试件对中问题、夹具滑移问题，以及试件的锚固问题。目前缺乏结构简单，拆卸方便的面内剪切试验装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种组装简单，操作方便的改进的测定FRP—混凝土界面性能的测试装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：改进的测定FRP-混凝土界面性能的测试装置，包括试块、力传感器、材料试验机、计算机、控制器、液压油泵、静态信号测试分析系统；所述的试块由混凝土块、固定于混凝土块内的两根螺纹钢筋和塑料套筒组成；所述的塑料套筒设置于混凝土块的中心处；所述的两根螺纹钢筋一端置于塑料套筒内，另一端延伸出混凝土块外部；所述的材料试验机的夹具夹持延伸出混凝土块外部的螺纹钢筋；所述的材料试验机通过油管与液压油泵链接；所述的液压油泵与控制器连接，在控制器的控制下，竖向加载装置对螺纹钢筋施加竖向荷载；
所述的试块表面粘贴纤维布，纤维布在测试端的表面粘贴应变片，试块的加载端环向缠绕锚固纤维布，试块的下端安装位移计和力传感器，位移计和力传感器通过信号线与静态信号测试分析系统相连，应变片通过导线与静态信号测试分析系统相连；控制器和静态信号测试分析系统输出端与计算机相连。
进一步地，所述的材料试验机的夹具采用气压夹具。
进一步地，所述的试件通过混凝土制作模板制得，该混凝土制作模板的结构为：包括左侧模板、右侧模板、前侧模板、后侧模板和中间模板；所述的左侧模板、右侧模板和中间模板的中心处均设置有一个穿孔，且3个穿孔位于一条直线上；中间模板的内设置有与穿孔同心设置的塑料套筒。
进一步地，所述的穿孔的直径与塑料套筒的内径相等，为20-24mm。
进一步地，所述的穿孔的直径与塑料套筒的内径为22mm。
进一步地，所述的锚固纤维布在试件的加载端环向缠绕至少3圈。
本发明的另一目的在于提供一种采用上述测试装置测定FRP-混凝土界面性能的测试方法，该测试方法包括以下步骤：
(a)浇筑试件：将两根螺纹钢筋分别从混凝土试块的制作模板的左侧模和右侧模的孔中穿入至中间模板，并且均伸入塑料套筒中，浇筑混凝土之后养护试块，拆模后试块和塑料套筒连接在一起，在试块的两侧面粘贴纤维布，再在纤维布表面粘贴应变片；
(b)装配加载装置：将力传感器安装在试块下端，将伸出试块两端的螺纹钢筋安装到材料试验机的夹具中，启动材料试验机夹紧试块,试块下端布置位移计；
(c) 连接测试装置：将位移计、应变片和力传感器与静态信号分析系统连接，静态信号分析系统连接计算机；
(d)测试：打开静态信号测试与分析系统，调零，通过计算机对控制器实施控制，控制器对材料试验机进行力控制，材料试验机对螺纹钢筋进行加载，静态信号测试与分析系统记录加载过程中试块上下端的相对位移ΔS（t）和混凝土的应变Δε（t）以及试件破坏时的荷载P（t）；
(e) 根据ΔS（t）和P（t）可得荷载-位移曲线，根据Δε（t）和P（t）可得到荷载-应变曲线，测试完成。
本发明的有益效果：本发明的测试装置组装简单，操作方便，试验所需仪器较少，可以在浇筑现场进行测量；材料试验机采用的夹具为气压夹具，消除夹具滑移所带来的影响。试块制作时，两根螺纹钢筋分别从左侧模、右侧模穿入中间模板，并都伸入塑料套筒中，这样浇筑完成后，试块加载时保持对中。
附图说明
图1是本发明测试装置的整体装置图。
图2为本发明的试件的结构示意图。
图3是本发明试块浇筑时的模具俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作详细说明。
实施例1
如图1-2所示为本发明的一种改进的测定FRP-混凝土界面性能的测试装置，包括试块1、力传感器5、材料试验机6、计算机10、控制器9、液压油泵7、静态信号测试分析系统11；试块1由混凝土块23、固定于混凝土块23内的两根螺纹钢筋3和塑料套筒4组成；塑料套筒4设置于混凝土块23的中心处；两根螺纹钢筋3一端置于塑料套筒4内，另一端延伸出混凝土块23外部；材料试验机6的夹具夹持延伸出混凝土块23外部的螺纹钢筋3；材料试验机6通过油管8与液压油泵7连接；液压油泵7与控制器9连接，在控制器9的控制下，竖向加载装置对螺纹钢筋3施加竖向荷载。
试块1表面粘贴纤维布2，纤维布2在测试端的表面粘贴应变片14，试块1的加载端环向缠绕锚固纤维布16，试块1的下端安装位移计12和力传感器5，位移计12和力传感器5通过信号线13与静态信号测试分析系统11相连，应变片14通过导线15与静态信号测试分析系统11相连；控制器9和静态信号测试分析系统11输出端与计算机10相连。
在本实施方式中，材料试验机6的夹具采用气压夹具，消除夹具滑移所带来的影响。
在本实施方式中，试件1通过混凝土制作模板制得，如图3所示，该混凝土制作模板的结构为：包括左侧模板19、右侧模板17、前侧模板20、后侧模板21和中间模板18；左侧模板19、右侧模板17和中间模板18的中心处均设置有一个直径为22mm的穿孔22，且3个穿孔22位于一条直线上；中间模板18的内设置有与穿孔22同心设置的塑料套筒4，塑料套筒4的内径与穿孔22 的直径相等。
在本实施方式中，穿孔的直径与塑料套筒4的内径可以为20-24mm内的任意值。
在本实施方式中，锚固纤维布16在试件1的加载端环向缠绕至少3圈，保证试块1发生剥离破坏时，破坏发生在纤维布2的测试面上。
本发明的测试装置可以测出荷载和应变的全过程曲线以及荷载和位移的全过程曲线。
实施例2
采用实施例1的测试装置测定FRP-混凝土界面性能的测试方法，该测试方法包括以下步骤：
(a)浇筑试件：将两根螺纹钢筋3分别从混凝土试块1的制作模板的左侧模19和右侧模17的孔中穿入至中间模板18，并且均伸入塑料套筒4中，浇筑混凝土之后养护试1，拆模后试块1和塑料套筒4连接在一起，试块尺寸为在试块1的两侧面粘贴纤维布2，再在纤维布2表面粘贴应变片14；
(b)装配加载装置：将力传感器5安装在试块1下端，将伸出试块1两端的螺纹钢筋3安装到材料试验机6的夹具中，启动材料试验机夹紧试块1，试块1下端布置位移计12；
(c) 连接测试装置：将位移计12、应变片14和力传感器5与静态信号分析系统11连接，静态信号分析系统11连接计算机10；
(d)测试：打开静态信号测试与分析系统11，调零，通过计算机10对控制器9实施控制，控制器9对材料试验机6进行力控制，材料试验机6对螺纹钢筋3进行加载，静态信号测试与分析系统11记录加载过程中试块上下端的相对位移ΔS（t）和混凝土的应变Δε（t）以及试件破坏时的荷载P（t）；
(e) 根据ΔS（t）和P（t）可得荷载-位移曲线，根据Δε（t）和P（t）可得到荷载-应变曲线，测试完成。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.改进的测定FRP-混凝土界面性能的测试装置，其特征在于：包括试块(1)、力传感器(5)、材料试验机(6)、计算机(10)、控制器(9)、液压油泵(7)、静态信号测试分析系统(11)；所述的试块(1)由混凝土块(23)、固定于混凝土块(23)内的两根螺纹钢筋(3)和塑料套筒(4)组成；所述的塑料套筒(4)设置于混凝土块(23)的中心处；所述的两根螺纹钢筋(3)一端置于塑料套筒(4)内，另一端延伸出混凝土块(23)外部；所述的材料试验机(6)的夹具夹持延伸出混凝土块(23)外部的螺纹钢筋(3)；所述的材料试验机(6)通过油管(8)与液压油泵(7)连接；所述的液压油泵(7)与控制器(9)连接，在控制器(9)的控制下，竖向加载装置对螺纹钢筋(3)施加竖向荷载；
所述的试块(1)表面粘贴纤维布(2)，纤维布(2)在测试端的表面粘贴应变片(14)，试块(1)的加载端环向缠绕锚固纤维布(16)，试块(1)的下端安装位移计(12)和力传感器(5)，位移计(12)和力传感器(5)通过信号线(13)与静态信号测试分析系统(11)相连，应变片(14)通过导线(15)与静态信号测试分析系统(11)相连；控制器(9)和静态信号测试分析系统(11)输出端与计算机(10)相连。
2.根据权利要求1所述的改进的测定FRP-混凝土界面性能的测试装置，其特征在于：所述的材料试验机(6)的夹具采用气压夹具。
3.根据权利要求1所述的改进的测定FRP-混凝土界面性能的测试装置，其特征在于：所述的试件(1)通过混凝土制作模板制得，该混凝土制作模板的结构为：包括左侧模板(19)、右侧模板(17)、前侧模板(20)、后侧模板(21)和中间模板(18)；所述的左侧模板(19)、右侧模板(17)和中间模板(18)的中心处均设置有一个穿孔(22)，且3个穿孔(22)位于一条直线上；中间模板(18)的内设置有与穿孔(22)同心设置的塑料套筒(4)。
4.根据权利要求3所述的改进的测定FRP-混凝土界面性能的测试装置，其特征在于：所述的穿孔的直径与塑料套筒(4)的内径相等，为20-24mm。
5.根据权利要求4所述的改进的测定FRP-混凝土界面性能的测试装置，其特征在于：所述的穿孔的直径与塑料套筒(4)的内径为22mm。
6.根据权利要求1所述的改进的测定FRP-混凝土界面性能的测试装置，其特征在于：所述的锚固纤维布(16)在试件(1)的加载端环向缠绕至少3圈。
7.一种采用权利要求1所述的测试装置测定FRP-混凝土界面性能的测试方法，其特征在于：所述的测试方法包括以下步骤：
(a)浇筑试件：将两根螺纹钢筋(3)分别从混凝土试块(1)的制作模板的左侧模(19)和右侧模(17)的孔中穿入至中间模板(18)，并且均伸入塑料套筒(4)中，浇筑混凝土之后养护试块(1)，拆模后试块(1)和塑料套筒(4)连接在一起，在试块(1)的两侧面粘贴纤维布(2)，再在纤维布(2)表面粘贴应变片(14)；
(b)装配加载装置：将力传感器(5)安装在试块(1)下端，将伸出试块(1)两端的螺纹钢筋(3)安装到材料试验机(6)的夹具中，启动材料试验机夹紧试块(1),试块(1)下端布置位移计(12)；
(c) 连接测试装置：将位移计(12)、应变片(14)和力传感器(5)与静态信号分析系统(11)连接，静态信号分析系统(11)连接计算机(10)；
(d)测试：打开静态信号测试与分析系统(11)，调零，通过计算机(10)对控制器(9)实施控制，控制器(9)对材料试验机(6)进行力控制，材料试验机(6)对螺纹钢筋(3)进行加载，静态信号测试与分析系统(11)记录加载过程中试块上下端的相对位移ΔS（t）和混凝土的应变Δε（t）以及试件破坏时的荷载P（t）；
(e) 根据ΔS（t）和P（t）可得荷载-位移曲线，根据Δε（t）和P（t）可得到荷载-应变曲线，测试完成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150715 |