CN109444040A - 一种测试frp板与钢界面粘结性能的试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种测试FRP板与钢界面粘结性能的试验装置，包括疲劳试验机，在疲劳试验机上设置有钢底板，钢底板上方通过连接件连接钢盖板；钢盖板与钢底板之间设置有钢架，FRP板‑钢单剪粘结节点一端被钢架固定，另一端穿出钢盖板，被锚具锚固。本发明结构简单、操作方便，通过本装置可以方便地研究静力和疲劳荷载作用下FRP板与钢界面粘结性能和界面剥离规律，根据DIC测得到位移和应变数据可以得到界面的粘结‑滑移关系及疲劳荷载作用下界面的粘结‑滑移关系退化规律。

Description

一种测试FRP板与钢界面粘结性能的试验装置
技术领域
本发明涉及土建交通技术领域，具体是一种测试FRP板与钢界面粘结性能的试验装置。
背景技术
纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)具有轻质高强、耐久和抗疲劳性能好、施工便捷等优点，已经被广泛应用于混凝土结构的加固和修复中。近几年，应用FRP板加固钢结构正在引起研究者的关注。研究表明，外贴FRP板(尤其CFRP板)可以改善钢结构的弯曲性能、抗压性能以及抗疲劳性能等。然而，相似于FRP外贴加固的混凝土结构，界面剥离失效也是FRP板加固钢结构的主要失效模式之一，在FRP板端部、钢材屈服部位以及疲劳裂纹周围都可能出现界面剥离现象，导致FRP板的加固效果降低，甚至失效。因此，研究FRP板与钢界面的粘结性能非常重要。
目前关于FRP板与钢界面粘结性能的研究还较少，特别是对疲劳荷载作用下界面的粘结及剥离性能的研究更是缺乏。要系统和准确地研究静载和疲劳荷载作用下FRP板与钢界面的粘结性能，一个合适的试验装置就是必要前提。有研究采用了FRP板-钢双剪粘结节点进行研究，但采用该种方法测试时存在两个甚至四个粘结界面，在荷载作用下多个界面可能发生不同步剥离，导致试件产生偏心并加速试件破坏，造成试验结果不准确。也有研究采用单剪试验装置，将该装置水平固定在地面，虽然可以方便地研究静载下界面的粘结性能，但不适用于疲劳荷载作用下界面性能的研究。此外，现有研究大多通过粘贴应变片方法来测量界面的粘结-滑移关系，这种方法的缺陷在于：第一，在试验过程中尤其是疲劳试验过程中应变片容易失效，导致测试数据丢失；第二，界面相对滑移通过应变片积分得到，而应变片仅能提供点式应变数据，不能考虑应变梯度的变化以及钢板位移的影响，得到的相对滑移值偏大。因此，提供一种能恰当地研究静载和疲劳荷载作用下FRP板与钢界面粘结性能的试验装置，是对FRP板与钢界面粘结性能进行深入研究的前提。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种测试FRP板与钢界面粘结性能的试验装置
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种测试FRP板与钢界面粘结性能的试验装置，包括FRP板与钢板粘结形成FRP板-钢单剪粘结节点、单剪加载装置，单剪加载装置包括疲劳试验机，疲劳试验机，在疲劳试验机上设置有钢底板，钢底板上方通过连接件连接钢盖板；钢盖板与钢底板之间设置有钢架，疲劳试验机设置有锚具，FRP板-钢单剪粘结节点一端被钢架固定，另一端穿出钢盖板后被锚具锚固。
其中，在钢底板上设置有滑动槽，钢架下端置于滑动槽内，并能沿滑动槽运动，在滑动槽一端设置有顶推装置。
其中，钢架包括一前面板和两个侧板，在两侧板上各开有孔洞，前面板上开有螺纹孔洞。
其中，钢架顶面设置有螺纹孔洞。
其中，钢盖板上设置有供FRP板-钢单剪粘结节点穿过的孔洞。
其中，顶推装置包括一固定板，固定板上设置螺栓，拧螺栓时，能够推动钢架在滑动槽中滑动。
有益效果：本发明具有以下有益效果：
结构简单、操作方便，通过本装置可以方便地研究静力和疲劳荷载作用下FRP板与钢界面粘结性能和界面剥离规律，根据数字图像处理方法测得到位移和应变数据可以得到界面的粘结-滑移关系及疲劳荷载作用下界面的粘结-滑移关系退化规律。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为钢架俯视示意图；
图4为钢架的正视图；
图5为图4中钢架的左视图；
图6为钢盖板结构示意图；
图7为钢底板结构示意图；
图8是采用数字图像相关(DIC)方法测试位移和应变示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图8所示，本发明包括FRP板1与钢板2粘结形成FRP板-钢单剪粘结节点、单剪加载装置，单剪加载装置包括疲劳试验机4，在疲劳试验机4上设置有钢底板5，钢底板5上方通过连接件连接钢盖板7；钢盖板7与钢底板5之间设置有钢架6，疲劳试验机4设置有锚具16，FRP板-钢单剪粘结节点一端被钢架6固定，另一端穿出钢盖板7后被锚具16锚固。在钢底板5上设置有滑动槽9，钢架6下端置于滑动槽9内，并能沿滑动槽9运动，在滑动槽9一端设置有顶推装置10。钢架6包括一前面板和两个侧板，在两侧板上各开有孔洞11，前面板上开有螺纹孔洞13。钢架6顶面设置有螺纹孔洞14。钢盖板7上设置有供FRP板-钢单剪粘结节点穿过的孔洞12。顶推装置10包括一固定板，固定板上设置螺栓，拧螺栓时，能够推动钢架6在滑动槽9中滑动。当然，顶推装置10不限于这种结构，只要能够实现推动功能的装置，如气缸、电动推杆、油缸等，都可以替代上述结构作为顶推装置。
FRP板1与钢板2通过结构胶3粘结形成的FRP板-钢单剪粘结节点。将FRP板-钢单剪粘结节点穿过钢盖板7上的孔洞12后，与钢架6通过螺栓连接，螺栓锚于钢架6上的螺纹孔洞13中，若模拟拉-压节点受力状态，则需要在连接前将钢板2与钢盖板7接触顶紧，若模拟拉-拉节点受力状态，则不需要接触顶紧；疲劳试验机4上夹头夹持住FRP板1的自由端锚具16的水平面，然后通过顶推装置10前后调整钢架6的位置，使FRP板1保持竖直来保证界面处于剪切状态；将四个螺杆8的顶部螺帽拧紧确保加载装置完全固定后开始施加静力或疲劳荷载，采用数字图像相关DIC方法测试界面的相对滑移和FRP板应变，其中相对滑移为FRP板和钢板位移之差。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种测试FRP板与钢界面粘结性能的试验装置，其特征在于：包括FRP板(1)与钢板(2)粘结形成FRP板-钢单剪粘结节点、单剪加载装置，单剪加载装置包括疲劳试验机(4)，在疲劳试验机(4)上设置有钢底板(5)，钢底板(5)上方通过连接件连接钢盖板(7)；钢盖板(7)与钢底板(5)之间设置有钢架(6)，疲劳试验机(4)设置有锚具(16)，FRP板-钢单剪粘结节点一端被钢架(6)固定，另一端穿出钢盖板(7)后被锚具(16)锚固。
2.根据权利要求1所述的一种测试FRP板与钢界面粘结性能的试验装置，其特征在于：在钢底板(5)上设置有滑动槽(9)，钢架(6)下端置于滑动槽(9)内，并能沿滑动槽(9)运动，在滑动槽(9)一端设置有顶推装置(10)。
3.根据权利要求1所述的一种测试FRP板与钢界面粘结性能的试验装置，其特征在于：钢架(6)包括一前面板和两个侧板，在两侧板上各开有孔洞(11)，前面板上开有螺纹孔洞(13)。
4.根据权利要求1所述的一种测试FRP板与钢界面粘结性能的试验装置，其特征在于：钢架(6)顶面设置有螺纹孔洞(14)。
5.根据权利要求1所述的一种测试FRP板与钢界面粘结性能的试验装置，其特征在于：钢盖板(7)上设置有供FRP板-钢单剪粘结节点穿过的孔洞(12)。
6.根据权利要求2所述的一种测试FRP板与钢界面粘结性能的试验装置，其特征在于：顶推装置(10)包括一固定板，固定板上设置螺栓，拧螺栓时，能够推动钢架(6)在滑动槽(9)中滑动。
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