CN106644930B - 一种钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置及方法 - Google Patents

一种钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置，包括液伺服试验机、与液伺服试验机配套使用的液压加载器、固定于地面上的下张拉框架以及套装于下张拉框架上的上张拉框架；混凝土试件放置于下框架顶板上，张拉钢筋依次穿过混凝土试件、下框架顶板和上框架顶板，并且锚固于上框架顶板上。本发明相比传统试验方法，操作快捷，利用混凝土预留空槽的方法避免了对钢筋的开槽破坏，减小了对钢筋混凝土粘结滑移性能的影响，可以直接获得钢筋与混凝土界面相对混凝土试件外表面的位移量，且通过位移量进行简单推算即可得到界面处的粘结应力，从而更加精确的得到钢筋混凝土粘结滑移本构关系。

Description

一种钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置及方法
【技术领域】
本发明涉及一种钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置及方法。
【背景技术】
钢筋与混凝土之间的粘结滑移是RC结构非线性分析的重要领域，粘结滑移性能试验是建立钢筋混凝土粘结滑移本构关系的重要方法，目前试验方法主要有拔出试验、梁式试验、中心拉张试验，但由于无法准确得到钢筋与混凝土界面处的应变，使得目前粘结滑移本构关系比较粗略。现有试验通过实测平均粘结应力和自由端滑移量关系建立本构关系，这种方法得到的平均粘结应力和平均滑移量的关系，并不代表试件内部的粘结滑移关系，或是进一步通过钢筋开槽粘贴应变片的方法测得钢筋应力，从而和端部滑移量建立关系，相对前者，钢筋开槽粘贴应变片的方法对粘结应力的描述相对准确。随着研究的进一步需要，发展了在钢筋附近的混凝土中埋应变计和在混凝土表面粘贴应变片两种方法，分别测得钢筋和混凝土的应变，通过积分计算得到与位置有关的粘结滑移本构关系，这种两种试验方法操作困难，不能直接获得界面混凝土位移，对钢筋的整体性具有破坏性，且钢筋中的应变片容易失效。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置及方法，从而为建立钢筋混凝土粘结滑移本构关系提供依据。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置，包括液伺服试验机、与液伺服试验机配套使用的液压加载器、固定于地面上的下张拉框架以及套装于下张拉框架上的上张拉框架；混凝土试件放置于下框架顶板上，张拉钢筋依次穿过混凝土试件、下框架顶板和上框架顶板，并且锚固于上框架顶板上。
本发明进一步的改进在于：
所述液压伺服试验机上还设置有用于调整液压加载器位置的加载器位置调整阀，使液压加载器位于上张拉框架的顶板中央。
所述张拉钢筋上还设置有若干挑筋，挑筋焊接在张拉钢筋上并通过钢套管预留空槽从混凝土试件的表面伸出。
所述张拉钢筋上还固定有用于测量相邻挑筋位移量的位移计。
所述下张拉框架的下框架顶板上开设上框架穿孔，上张拉框架通过定向滑筒和上框架穿孔套在下框架内。
所述下张拉框架的下框架顶板上还开设有张拉钢筋穿孔，张拉钢筋由张拉钢筋穿孔穿出。
所述下框架顶板与上框架底板之间设置有用于测量张拉钢筋两端位移量的位移计。
一种钢筋混凝土内部粘结滑移测试方法，包括以下步骤：
1)浇筑试验构件，挑筋等间距焊接在张拉钢筋上，间距为L0，钢筋直径为d，截面面积为As，弹性模量为E，自由端长度为L1，张拉钢筋总长为L＝5×L0+L1；
2)组装张拉框架，并固定在地面上；
3)将混凝土试验试件安装在张拉框架内，并将张拉钢筋张拉端锚固在上框架底板上；
4)通过液压伺服试验机对框架和试件进行试压，试压后安装位移计；
5)利用液压伺服试验机进行加载，通过位移计获得试件钢筋从自由端到张拉端侧点处的位移量依次为S0,S1,S2,S3,S4,S5；
6)混凝土两端面边界处的粘结应力为零，在距离混凝土自由端表面L0/4处的名义粘结应力为：
Figure BDA0001139462640000031
各测点处的名义粘结应力为：
Figure BDA0001139462640000032
测点4处的名义应力为：
Figure BDA0001139462640000033
在距离混凝土张拉端表面L0/4处的名义粘结应力为：
Figure BDA0001139462640000034
7)根据上述各点处的名义粘结应力和实测滑移量的关系得到钢筋混凝土内部各测点处的s-τ曲线，为建立粘结滑移本构关系提供依据。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过张拉框架利用液压伺服试验机对钢筋进行张拉，并测量与张拉钢筋焊接出来的挑筋的位移量，其中挑筋在浇筑试件时通过钢套筒预留较小的空槽，且位移计固定在混凝土试件表面，所以测得位移量是钢筋混凝土界面相对混凝土外表面的精确值，通过挑筋位移量推算钢筋的应变，从而根据平衡关系推出界面粘结应力的大小，进一步得出各测点处的位移量与粘结应力之间的关系，相比传统试验方法，本测试方法操作快捷，利用混凝土预留空槽的方法避免了对钢筋的开槽破坏，减小了对钢筋混凝土粘结滑移性能的影响，可以直接获得钢筋与混凝土界面相对混凝土试件外表面的位移量，且通过位移量进行简单推算即可得到界面处的粘结应力，从而更加精确的得到钢筋混凝土粘结滑移本构关系。
【附图说明】
图1是试验装置整体示意图；
图2是试验试件及位移计安装图；
图3是张拉框架结构立面图；
图4是下框架顶板俯视图；
图5是上框架底板俯视图。
其中：1-液压伺服试验机；2-液压加载器；3-上张拉框架；4-下张拉框架；5-混凝土试件；6-挑筋；7-位移计；8-张拉钢筋；9-加载器位置调整阀；10-混凝土表面定位钢筋；11-钢套筒预留空槽；12-下框架顶板；13-上框架底板；14-定向滑筒；15-上框架穿孔；16-张拉钢筋穿孔。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明所涉及的钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置由液压伺服试验机，张拉框架，位移计7，试验试件组成；试验试件固定在张拉框架内，借助液压伺服试验机通过张拉框架对钢筋进行张拉，位移计7固定在混凝土定位钢筋10上并测量与张拉钢筋焊接的挑筋以及张拉钢筋两端的位移量。
本发明通过测量钢筋混凝土界面位移量，推算界面粘结应力，从而为建立钢筋混凝土粘结滑移本构关系提供依据，下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1至图5，本发明钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置，包括液压伺服试验机1以及配套的液压加载器2，下张拉框架4固定于地面，上张拉框架3通过定向滑筒14和上框架穿孔15套在下框架4内，混凝土试件5底面置于下框架顶板12上，张拉钢筋8通过张拉钢筋穿孔16锚固在上框架底板13上，挑筋6焊接在张拉钢筋8上并通过钢套管预留空槽11从混凝土表面伸出来，通过加载器位置调整阀9调整加载器于框架顶板中央位置，加载期间，通过测量张拉钢筋自由端和张拉端以及挑筋的位移量推算钢筋混凝土界面处的粘结应力，从而建立钢筋混凝土粘结滑移本构关系。
本发明的目的在于更加准确的获得钢筋混凝土界面处的位移及粘结应力，从而为建立钢筋混凝土粘结滑移本构关系提供保障，具体测试方法如下：
1)浇筑图2中的试验构件，挑筋等间距焊接在张拉钢筋上，间距为L0，钢筋直径为d，截面面积为As，弹性模量为E，自由端长度为L1，张拉钢筋总长为L＝5×L0+L1。
2)组装图3中的张拉框架，并固定在地面上。
3)将图2中的试验试件安装在张拉框架内，并将张拉钢筋张拉端锚固在上框架底板上。
4)通过液压伺服试验机对框架和试件进行试压，试压后按照图1和图2所示的方法安装位移计。
5)利用液压伺服试验机进行加载，通过位移计可以获得试件钢筋从自由端到张拉端侧点处的位移量依次为S0,S1,S2,S3,S4,S5。
6)混凝土两端面边界处的粘结应力为零，在距离混凝土自由端表面L0/4处的名义粘结应力为
Figure BDA0001139462640000051
各测点处的名义粘结应力为
Figure BDA0001139462640000061
测点4处的名义应力为
Figure BDA0001139462640000062
在距离混凝土张拉端表面L0/4处的名义粘结应力为
Figure BDA0001139462640000063
7)根据上述各点处的名义粘结应力和实测滑移量的关系可以得到钢筋混凝土内部各测点处的s-τ曲线，为建立粘结滑移本构关系提供依据。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置，其特征在于，包括液伺服试验机(1)、与液伺服试验机(1)配套使用的液压加载器(2)、固定于地面上的下张拉框架(4)以及套装于下张拉框架(4)上的上张拉框架(3)；混凝土试件(5)放置于下框架顶板(12)上，张拉钢筋(8)依次穿过混凝土试件(5)、下框架顶板(12)和上框架顶板(13)，并且锚固于上框架顶板(13)上；
所述张拉钢筋(8)上还设置有若干挑筋(6)，挑筋(6)焊接在张拉钢筋(8)上并通过钢套管预留空槽(11)从混凝土试件(5)的表面伸出；
所述张拉钢筋(8)上还固定有用于测量相邻挑筋(6)位移量的位移计(7)；
所述下框架顶板(12)与上框架底板(13)之间设置有用于测量张拉钢筋(8)两端位移量的位移计(7)。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置，其特征在于，所述液压伺服试验机(1)上还设置有用于调整液压加载器(2)位置的加载器位置调整阀(9)，使液压加载器(2)位于上张拉框架(3)的顶板中央。
3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置，其特征在于，所述下张拉框架(4)的下框架顶板(12)上开设上框架穿孔(15)，上张拉框架(3)通过定向滑筒(14)和上框架穿孔(15)套在下框架(4)内。
4.根据权利要求3所述的钢筋混凝土内部粘结滑移测试装置，其特征在于，所述下张拉框架(4)的下框架顶板(12)上还开设有张拉钢筋穿孔(16)，张拉钢筋(8)由张拉钢筋穿孔(16)穿出。
5.一种采用权利要求1-4任意一项所述装置的钢筋混凝土内部粘结滑移测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)浇筑试验构件，挑筋等间距焊接在张拉钢筋上，间距为L0，钢筋直径为d，截面面积为As，弹性模量为E，自由端长度为L1，张拉钢筋总长为L＝5×L0+L1；
2)组装张拉框架，并固定在地面上；
3)将混凝土试验试件安装在张拉框架内，并将张拉钢筋张拉端锚固在上框架底板上；
4)通过液压伺服试验机对框架和试件进行试压，试压后安装位移计；
5)利用液压伺服试验机进行加载，通过位移计获得试件钢筋从自由端到张拉端侧点处的位移量依次为S0,S1,S2,S3,S4,S5；
6)混凝土两端面边界处的粘结应力为零，在距离混凝土自由端表面L0/4处的名义粘结应力为：
Figure FDA0004051617120000021
各测点处的名义粘结应力为：
Figure FDA0004051617120000022
测点4处的名义应力为：
Figure FDA0004051617120000023
在距离混凝土张拉端表面L0/4处的名义粘结应力为：
Figure FDA0004051617120000024
7)根据上述各点处的名义粘结应力和实测滑移量的关系得到钢筋混凝土内部各测点处的s-τ曲线，为建立粘结滑移本构关系提供依据。
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