CN109932253B - 测试四点弯拉混凝土试件荷载-变形全曲线的试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测试四点弯拉混凝土试件荷载‑变形全曲线的试验装置，包括钢板、第一圆钢、第二圆钢、第三圆钢和压力传感器，所述钢板的两侧固定有第二圆钢，第二圆钢之间设有压力传感器，所述的压力传感器通过第三圆钢固定在钢板上，所述的第二圆钢与压力传感器的顶部设有用于放置混凝土试件的第一圆钢。本发明的装置加工简单，制作成本低，可以根据混凝土试件的尺寸定制，即可用于测定湿筛混凝土小试件的全曲线，也可用于测定全级配混凝土大试件的全曲线；可在普通混凝土试验机上进行试验，对试验机的极限荷载、净空没有限制，能够实现混凝土试件的稳定破坏，特别适用于缺少试验条件(刚性试验机)的试验室。

Description

测试四点弯拉混凝土试件荷载-变形全曲线的试验装置
技术领域
本发明涉及混凝土试件实验技术领域，尤其涉及一种测试四点弯拉混凝土试件荷载-变形全曲线的试验装置。
背景技术
混凝土受拉破坏过程的荷载-变形全曲线(包括上升段和下降段)能够宏观地反映其在各个受力阶段的变形、内部微裂缝的发展、损伤积累和最终破坏等一系列过程，对于揭示混凝土内部损伤的发展过程和破坏机理有重要意义，同时它又是分析和计算混凝土结构承载力和变形的重要参数，测试混凝土试件荷载-变形全曲线可得到混凝土非线性断裂分析的断裂能和极限拉伸值，为混凝土结构分析研究提供可靠的力学参数，因而备受研究者的重视。
但测试混凝土试件荷载-变形全曲线对试验机的刚度要求很高，即使普通混凝土试件(湿筛试件)也很难在普通的试验机上获得荷载-变形全曲线，全级配混凝土荷载-变形全曲线的测试就更为困难了，所以在全曲线的研究历史中，如何提高试验装置的刚度是研究者们一度最为关注的。
目前在普通试验机上并联刚性元件的改装试验机对小尺寸的混凝土试件的测试可以取得较好的效果，对大尺寸全级配混凝土构件的试验测试明显显现出不足，这些试验机不能保证整个实验过程中试验机贮存的弹性能量不会突然释放，并且延缓混凝土试件的开裂过程，不能实现混凝土试件的稳定破坏。尽管部分国外进口的伺服万能试验机可以进行荷载-变形全曲线的测试，但由于进口试验机造价昂贵，同时试验机的极限载荷、净空均有限制，净空过小导致只能采取端部粘贴钢板进行试验，极易出现端部破坏，造成试验失败。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种测试四点弯拉混凝土试件荷载-变形全曲线的试验装置。
技术方案：本发明包括钢板、第一圆钢、第二圆钢、第三圆钢和压力传感器，所述钢板的两侧固定有第二圆钢，第二圆钢之间设有压力传感器，所述的压力传感器通过第三圆钢固定在钢板上，所述的第二圆钢与压力传感器的顶部设有用于放置混凝土试件的第一圆钢。
所述的压力传感器有两个，两个压力传感器分别与混凝土试件的两个加载点位于一条直线上，用于记录试验过程中由钢板承担的荷载，通过计算可确定混凝土试件实际所受的荷载大小。
所述第二圆钢的数量至少为四根，均匀分布在钢板的两侧，用于支撑第一圆钢。
所述的钢板内设有用于固定第二圆钢的卡槽，将第二圆钢放置于卡槽内，不可在钢板上自由移动。
所述第一圆钢的直径为40～50mm，第二圆钢的直径为20～30mm。
所述第一圆钢的数量至少为四根，位于中间的两根第一圆钢的底部设置有压力传感器，用于记录试验过程中由钢板承担的荷载，通过计算可确定混凝土试件实际所受的荷载大小。
所述钢板的长度小于混凝土试件的长度，即可用于测定湿筛混凝土小试件的全曲线，也可用于测定全级配混凝土大试件的全曲线。
有益效果：本发明的装置加工简单，制作成本低，可以根据混凝土试件的尺寸定制，即可用于测定湿筛混凝土小试件的全曲线，也可用于测定全级配混凝土大试件的全曲线；可在普通混凝土试验机上进行试验，对试验机的极限荷载、净空没有限制，能够实现混凝土试件的稳定破坏，特别适用于缺少试验条件(刚性试验机)的试验室。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的A-A剖面图；
图4为本发明的B-B剖面图。
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4所示，本发明包括钢板2、第一圆钢3、第二圆钢4、第三圆钢5和压力传感器6，钢板2的左右两侧分别固定有两根第二圆钢4，左右两侧的第二圆钢4呈对称分布，位于同一侧的两根第二圆钢4关于钢板2的水平中心线呈对称分布。左右两侧的第二圆钢4之间设有压力传感器6，压力传感器6有两个，两个压力传感器6位于钢板2的水平中心线上，且关于钢板2的竖直中心线呈对称分布。第二圆钢4与压力传感器6之间的水平距离与两个压力传感器6之间的水平距离相等。压力传感器6通过第三圆钢5固定在钢板2上，第三圆钢5的直径根据压力传感器6的底孔尺寸确定，两个压力传感器6分别与混凝土试件1的两个加载点位于一条直线上，压力传感器6用于记录试验过程中钢板2承担的荷载，通过计算可确定混凝土试件1实际所受的荷载大小。钢板2上放置第二圆钢4、第三圆钢5的位置均需根据对应的圆钢尺寸预留一定深度的卡槽，将圆钢放置于卡槽内，不可在钢板2上自由移动。第二圆钢4与压力传感器6的顶部位于同一水平面，且均加工出一定深度的圆弧凹槽，用于放置第一圆钢3，第一圆钢3有四根，用于放置混凝土试件1。
混凝土试件1的底部直接通过四根第一圆钢3自由支撑，位于左右两侧的两根第一圆钢3底部分别通过2根第二圆钢4支撑；压力传感器6放置于中间两根第一圆钢3的底部，用于记录试验过程中由钢板2承担的荷载。第一圆钢3的直径为40～50mm，第二圆钢4的直径为20～30mm，钢板2的尺寸可以根据混凝土试件1的尺寸定制，即可用于测定湿筛混凝土小试件的全曲线，也可用于测定全级配混凝土大试件的全曲线。
底部钢板的长度l可略小于混凝土试件的长度，例如：对于550mm×150mm×150mm的湿筛混凝土试件，底部钢板长度l可取为500mm，底部钢板宽度w可取为150mm，底部钢板厚度h可根据钢板的屈服应力σs和混凝土试件可能发生的极限拉伸位移值δmax，按照材料力学理论计算确定，经校核，对于湿筛混凝土试件，底部钢板厚度h可取22mm。钢板尺寸确定为500mm×150mm×22mm，根据图1所示搭建试验装置，试验机施加荷载为P，压力传感器测得的试验过程中由钢板承担的荷载P′，则在试验过程中混凝土试件实际所受荷载为P-P′，从而获得混凝土试件的荷载-变形全曲线。
本发明通过底部钢板为普通混凝土试验机增加额外的刚度，利用底部钢板的刚度变化来实现混凝土试件中部应力均匀，从而不会出现试件骤然断裂的现象，实现混凝土试件的稳定破坏。压力传感器用于记录试验过程中由钢板承担的荷载P′，试验机施加的荷载为P，则在试验过程中混凝土试件实际所受荷载为P-P′。

Claims (6)

1.一种测试四点弯拉混凝土试件荷载-变形全曲线的试验装置，其特征在于，包括钢板(2)、第一圆钢(3)、第二圆钢(4)、第三圆钢(5)和压力传感器(6)，所述钢板(2)的两侧固定有第二圆钢(4)，第二圆钢(4)之间设有压力传感器(6)，所述的压力传感器(6)通过第三圆钢(5)固定在钢板(2)上，所述的第二圆钢(4)与压力传感器(6)的顶部设有用于放置混凝土试件(1)的第一圆钢(3)，所述的压力传感器(6)有两个，两个压力传感器(6)分别与混凝土试件(1)的两个加载点位于一条直线上。
2.根据权利要求1所述的测试四点弯拉混凝土试件荷载-变形全曲线的试验装置，其特征在于，所述第二圆钢(4)的数量至少为四根。
3.根据权利要求1所述的测试四点弯拉混凝土试件荷载-变形全曲线的试验装置，其特征在于，所述的钢板(2)内设有用于固定第二圆钢(4)的卡槽。
4.根据权利要求1所述的测试四点弯拉混凝土试件荷载-变形全曲线的试验装置，其特征在于，所述第一圆钢(3)的直径为40～50mm，第二圆钢(4)的直径为20～30mm。
5.根据权利要求1所述的测试四点弯拉混凝土试件荷载-变形全曲线的试验装置，其特征在于，所述第一圆钢(3)的数量至少为四根，位于中间的两根第一圆钢(3)的底部设置有压力传感器(6)。
6.根据权利要求1所述的测试四点弯拉混凝土试件荷载-变形全曲线的试验装置，其特征在于，所述钢板(2)的长度小于混凝土试件(1)的长度。
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