CN111289356A - 一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测试夹具领域，公开了一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具及其使用方法，用于在拉伸力测力机测试混凝土轴向拉伸力时夹持狗骨状混凝土测试件。一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具包括：三角梁底边处设置有沿底边长度方向延伸的柱状杆；夹持栓柱一端与三角梁的顶角固定连接；两个固定架分别对称地设置在柱状杆两端；两个连接杆用于连接设置在柱状杆两端的两个固定架，且至少一个连接杆与两个固定架均为可拆卸连接；其中，柱状杆、连接杆以及两个固定架相对的面之间形成夹持空间，用于容纳狗骨状混凝土测试件的端部。本发明提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具可以自动调节测试件的受力方向，使测试件的受力始终保持与其几何轴心线方向重合。

Description

一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具及其使用方法

技术领域

本发明实施例涉及测试夹具领域，尤其涉及一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具及其使用方法。

背景技术

拉伸是混凝土的基本受力形式之一，SL352-2006《水工混凝土试验规程》提供了三种测量混凝土拉伸性能的试验方法，即轴向拉伸试验，劈裂拉伸试验和弯曲试验。其中，轴向拉伸试验可以直接测得混凝土的应力-应变曲线，并且确定抗拉强度、伸长率、极限拉伸应变、弹性模量等参数，这些性能指标对于指导混凝土的结构安全设计，抗震设计以及评价其抗裂能力具有重要意义。

利用机械设备测量混凝土的拉伸性能，需要考虑测力机器对试样施加荷载的传力方式。目前常用的两种传力方式分别为预埋钢筋和机械夹持试样。其中，预埋钢筋即在待测试样的制备过程中预埋入钢筋，以便测试时由测力机器加持住预埋在试样中、两端露出的钢筋来加载并测量变形，但该方法只适合于拉伸强度不高的混凝土试样，对于目前广泛采用的高强(C50以上强度)混凝土，则采用该方法在测试时，很容易使受拉钢筋从试样中被拔出，即无法测试到混凝土试样本身的抗拉强度。机械夹持试样的方法是利用特殊的八字型模具浇筑出狗骨状试件，再通过专门的夹具来实现测力机器与待测试样的连接。

现有针对狗骨状试件的专门测试夹具主要采用卡式夹具，一般由端部，测距段和过渡段组成。端部与夹持系统相连，尺寸较宽；测距段是相对较窄的等截面区域，位于整个试件的中部，用于布设引伸计或者粘贴应变片；过渡段则位于两者之间，一般分为梯形、弧形和阶梯形，并依此将对应试件称为梯形狗骨、弧形狗骨以及阶梯形狗骨。这些形状特征能够有效避免端部的连接失效以及过渡区的应力集中。但是，该测试方法仍然存在端部约束及受力对中两个亟需解决的核心问题。首先，试样端部与夹持系统的连接处以及变截面位置易产生应力集中，导致破坏位置出现在非测距范围内，试验失败率高。另外，试样在拉伸试验过程中的微小偏转即会造成对称轴线偏移，使加载力与试样的几何中轴线错位，尤其当试样开裂后偏心更为严重，于是造成试验结果的离散度大，可靠性较低。本专利为克服传统夹具的上述缺陷，设计出一种适用于混凝土狗骨状试样轴向拉伸力测试的夹具。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具及其使用方法，可以自动调节测试件的受力方向，使测试件的受力始终保持与其几何轴心线方向重合。

本发明实施例提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，包括：三角梁，底边处设置有沿底边长度方向延伸的柱状杆；夹持栓柱，一端与三角梁的顶角连接；固定架，数量为两个，分别对称地设置在柱状杆两端；连接杆，数量为两个，用于连接设置在柱状杆两端的两个固定架，且至少一个连接杆与两个固定架均为可拆卸连接；其中，柱状杆、连接杆以及两个固定架相对的面之间形成夹持空间，用于容纳狗骨状混凝土测试件的端部。

在本发明提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具中，还可以具有这样的特征：其中，夹持栓柱与三角梁栓钉连接。

在本发明提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具中，还可以具有这样的特征：其中，夹持栓柱与三角梁铰链连接。

在本发明提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具中，还可以具有这样的特征：其中，固定架呈三角形。

在本发明提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具中，还可以具有这样的特征：其中，固定架具有两个圆孔，其直径大于连接杆的直径，连接杆通过圆孔与固定架间隙配合。

在本发明提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具中，还可以具有这样的特征，其中，夹持栓柱采用螺纹钢材料制成。

在本发明提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具中，还可以具有这样的特征：其中，连接杆与固定架插拔连接。

本发明实施例提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、选取两个混凝土轴向拉伸力的测试夹具，并取出其中一根连接杆；

步骤2、将狗骨状混凝土测试件两端分别放置在两个固定架之间；

步骤3、对取下的连接杆进行复位，使连接杆分别与狗骨状混凝土测试件相抵；

步骤4、将两个夹持栓柱分别与拉伸力测力机上的两个夹持器相连接。

发明的作用与效果

本发明提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，因为夹持栓柱的一端与三角梁的顶角连接，两个固定架对称地设置在柱状杆两端，两个安装杆的端部与固定架相连接，三角梁底边上的柱状杆、连接杆以及所述固定架相对的面之间形成夹持空间，所以在进行测试狗骨状混凝土的轴向拉伸力时，将狗骨状混凝土的端部放置在夹持空间内，使连接杆与狗骨状混凝土相抵，以对狗骨状混凝土进行夹持，确保狗骨状混凝土在拉伸的过程中，该夹具可以自动调节测试件的受力方向，即测试件的受力始终保持与其几何轴心线方向重合，使狗骨状混凝土试样完全承受轴向拉力，从而提高了测试的成功率。

附图说明

图1为本发明中实施例一中的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具的立体示意图；

图2为本发明中实施例一中的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具的主视图；以及

图3为本发明中实施例一中的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具的左视图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

<实施例1>

图1为本发明中实施例一中的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具的立体示意图；图2为本发明中实施例一中的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具的主视图；以及图3为本发明中实施例一中的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具的左视图。

如图1至图3所示，本实施例提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具100包括：三角梁1、柱状杆2、夹持栓柱3、固定架4以及连接杆5。

三角梁1采用6mm厚的钢板冲压而成，其顶角处设有安装通孔。三角梁1的底边处具有Φ18mm的柱状杆2，柱状杆2的两端具有圆形凸台，圆形凸台上具有外螺纹，柱状杆2沿三角梁1底边的长度方向上延伸，且柱状杆2的长度大于三角梁1底边的长度。其中柱状杆 2可通过螺栓连接、焊接、一体成型等方式与柱状杆2相连接，在本实施例选用焊接的方式连接在一起。

夹持栓柱3通过Φ18mm的螺纹钢制成。在夹持栓柱3的一端设有通孔，其中，夹持栓柱3与三角梁1通过锁环实现铰链连接，或通过连接组件栓钉连接，具体实现方式如下，连接组件包括两个铰接块以及两个螺栓，其中铰接块的两端设有螺纹通孔，将夹持栓柱3放置在两个铰接块之间，然后将螺栓穿过铰接块上的螺纹通孔以及夹持栓柱3上的安装通孔，使夹持栓柱3与连接组件栓钉连接。将三角梁1 放置在两个铰接块之间，然后将螺栓穿过铰接块上的螺纹通孔以及三角梁1上的安装通孔，使三角梁1与连接组件栓钉连接。在本实施例中选取铰链连接的三角梁1与夹持栓柱3。

固定架4同样采用6mm厚的45号钢材料制成。固定架4的外形呈三角形，在固定架4的顶角设有Φ18.2mm的安装孔，固定架4顶角处的安装孔与柱状杆2端部的圆形凸台相适配，并通过螺栓进行固定，从而将固定架4与柱状杆2相连接。固定架4的两个底角设有Φ16.2mm圆孔。

连接杆5为直径Φ16mm的42CrMo材料制成，42CrMo具有良好的抗弯性能，且不宜发生脆断。将连接杆5插入固定架4Φ16.2mm 圆孔内，实现连接杆5与固定架4可拆卸的连接。

在本实施例一中，柱状杆2、连接杆5以及两个固定架4相对的面之间形成夹持空间，用于容纳所述狗骨状混凝土测试件200的端部。

本实施例提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、根据狗骨状混凝土测试件200的大小选取两个混凝土轴向拉伸力的测试夹具，然后将取出测试夹具上的连接杆5；

步骤2、将狗骨状混凝土测试件两端分别放置在两个固定架4之间；

步骤3、对连接杆5进行复位，使连接杆5分别与狗骨状混凝土测试件相抵；

步骤4、将两个夹持栓柱3分别与与拉伸力测力机上的两个夹持器相连接，其中，拉伸力测力机上的两个夹持器在同一条直线上。

步骤5、开启拉伸力测力机上的测试程序，进而对狗骨状混凝土测试件进行轴向力拉伸测试。

<测试力>

可靠性测试

本测试例对实施例1提供的混凝土轴向拉伸力的测试夹具的进行可靠性测试，测试方法如下：

按照相同的混凝土配合比，成型十二块尺寸为高600mm×宽 196mm×厚100mm的狗骨型混凝土试样，分为两组各6块，分别标记为C组及A组。浇筑1d后拆模，均放置于标准环境(温度为20±2℃，湿度≥90％)中养护28d，然后进行拉伸强度测试。

采用一对传统的“U”型卡式夹具测试标号为C试样的拉伸强度，同时采用一对实施例1提供的夹具产品和方法测试标号为A 试样的拉伸强度，并记录试件的破坏位置。其中，在测距段(狗骨状试样长方形细腰部分、上下正中间的高度区间，区间高度为该细腰总高度的1/2)破坏的测试结果为可靠数据，记为Y，在非测距段产生破坏的测试结果为不可靠数据，记为N。

分别计算上述两组试样拉伸强度的平均值，极值及变异系数，并通过破坏位置是否发生在测距段来判断试验数据的可靠性和成功率，结果如表1所示。

表1测试数据表

如表1所示，采用本发明测试得到的混凝土轴向拉伸强度的极值与变异系数均远远小于传统夹具试验结果的极值与变异系数。通过传统夹具测试混凝土的破坏位置一般出现在非测距段，基本都发生在细腰部分的顶部或底部，这种破坏形式主要是由于夹具对试样的非轴向作用力所致，即试样在受拉时受到了横向的作用力，试样破坏的结果不完全来自轴向拉力，还有部分横向应力，因此其测试结果都偏低。而本发明装置测试的狗骨型试件均在测距段出现破坏，试验成功率为 100％，相较于传统夹具提高了50％。上述对比结果显示出本专利装置产品的有益效果。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例的作用与效果

本实施例提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，因为夹持栓柱的一端与三角梁的顶角连接，两个固定架对称地设置在柱状杆两端，两个安装杆的端部与固定架相连接，三角梁底边上的柱状杆、连接杆以及所述固定架相对的面之间形成夹持空间，所以在进行测试狗骨状混凝土的轴向拉伸力时，将狗骨状混凝土的端部放置在夹持空间内，使连接杆与狗骨状混凝土相抵，以对狗骨状混凝土进行夹持，确保狗骨状混凝土在拉伸的过程中，该夹具可以自动调节测试件的受力方向，即测试件的受力始终保持与其几何轴心线方向重合，使狗骨状混凝土测试件完全承受轴向拉力，从而提高了测试的成功率。

本实施例提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，因为柱状杆上具有三角梁，提高了柱状杆的抗弯强度，所以能够防止柱状杆在对狗骨状混凝土测试件进行测试时发生形变。

进一步地，根据本实施例提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，因为夹持栓柱与三角梁采用铰链的连接结构，所以能够在测试过程中自动调节试样的受力方向，从而始终保持试件所承受的拉力与其几何轴心线重合，减小偏心受力对测试结果的影响。

进一步地，根据本实施例提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，因为柱状杆与固定架的采用铰链的连接方式，所以能够在测试过程中自动调节试样的受力方向，从而始终保持试件所承受的拉力与其几何轴心线重合，减小偏心受力对测试结果的影响。

进一步地，根据本实施例提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，因为连接杆与固定架为间隙配合，所以可自动调节由于试样表面受压而产生不均匀变形所导致的试样受力方向偏移。

进一步地，根据本实施例提供的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具。因为连接杆与固定架插拔连接，所以方便对狗骨状混凝土测试件进行夹持。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，用于在拉伸力测力机测试混凝土轴向拉伸力时夹持狗骨状混凝土测试件，其特征在于，包括：

三角梁，底边处设置有沿底边长度方向延伸的柱状杆；

夹持栓柱，一端与所述三角梁的顶角连接；

固定架，数量为两个，分别对称地设置在所述柱状杆两端；

连接杆，数量为两个，用于连接设置在所述柱状杆两端的两个固定架，且至少一个所述连接杆与两个所述固定架均为可拆卸连接；

其中，所述柱状杆、所述连接杆以及两个所述固定架相对的面之间形成夹持空间，用于容纳所述狗骨状混凝土测试件的端部。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，其特征在于：

其中，所述夹持栓柱与所述三角梁栓钉连接。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，其特征在于：

其中，所述夹持栓柱与所述三角梁铰链连接。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，其特征在于：

其中，所述固定架呈三角形。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，其特征在于：

其中，所述固定架具有两个圆孔，其直径大于所述连接杆的直径，所述连接杆通过所述圆孔与所述固定架间隙配合。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，其特征在于：

其中，所述夹持栓柱采用螺纹钢材料制成。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具，其特征在于：

其中，所述连接杆与所述固定架插拔连接。

8.一种混凝土轴向拉伸力的测试夹具的使用方法，包括所述的混凝土轴向拉伸力的测试夹具，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、选取两个权利要求1至7任意一项所述的混凝土轴向拉伸力的测试夹具，并取出其中一根连接杆；

步骤2、将狗骨状混凝土测试件两端分别放置在两个固定架之间；

步骤3、对取下的连接杆进行复位，使所述连接杆分别与所述狗骨状混凝土测试件相抵；

步骤4、将两个夹持栓柱分别与拉伸力测力机上的两个夹持器相连接。

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