CN111624154A - 一种界面粘结性能单剪试验测试装置 - Google Patents

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CN111624154A CN202010560951.XA CN202010560951A CN111624154A CN 111624154 A CN111624154 A CN 111624154A CN 202010560951 A CN202010560951 A CN 202010560951A CN 111624154 A CN111624154 A CN 111624154A
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余倩倩
焦禹欣
张富文
王卓琳
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Tongji University
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Shanghai Building Science Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种界面粘结性能单剪试验测试装置，用于测试加固面层与被加固构件界面粘结性能，包括用于固定试件被加固构件部分的加载架、对试件加固面层施加剪切力的试验机加载单元及防偏心固定单元，其中：所述加载架包括底座、主体支座、垫板及盖板，所述主体支座设于所述底座上，所述垫板设于所述主体支座内的底座上，所述主体支座和盖板通过丝杆及紧固螺母连接成整体，所述试件被加固构件固定在所述垫板与盖板之间。通过本装置可实现面层与被加固材料间的单剪加载，根据应变片和数字图像相关DIC设备测得应变与位移数据，方便研究界面粘结性能。

Description

一种界面粘结性能单剪试验测试装置
技术领域
本发明涉及土木工程领域，具体涉及一种界面粘结性能单剪试验测试装置。
背景技术
采用水泥基材料等面层对已有结构进行加固是一种应用广泛的加固方法。目前被广泛研究并在工程中得以应用的加固材料包括：砂浆、钢筋网片砂浆、高延性混凝土等。面层加固方法应用在砌体墙、剪力墙以及柱的加固中，相较其他加固方法具有施工方便、减少入户干扰、保持建筑外观等优点。例如高性能纤维增强水泥基复合材料(ECC)加固无筋砌体，ECC在拉伸和剪切荷载作用下有很高的延展性，可有效弥补普通混凝土抗裂性能差的缺陷，可增强墙体的抗剪性能，增强变形能力，并改变传统框架填充墙的脆性破坏模式。面层加固方法需要依赖两种材料之间的界面性能传递荷载，界面粘结力学性能是影响加固效果的重要因素，也是研究加固面层与被加固构件共同工作机理的重要指标。
目前界面粘结性能单剪试验装置种类有很多，但在试验过程中普遍发现以下几点问题：第一，单剪试验装置的偏心问题，试件与施力位置难以对中，在加载过程中产生偏心，使得破坏发生提前，严重影响试验结果；第二，部分水泥基加固材料虽然具有较强抗拉性能以提高加固效果，但加固面层的抗拉承载力往往小于界面之间的抗剪承载力，若施加拉力实现剪切，加固面层会先于界面破坏而发生受拉破坏，因此试验装置应适用于通过受压实现剪切；第三，面层变形的测量不应局限于传统的应变片方法，采用数字图像相关DIC设备得到应变场，可弥补应变片测点数量有限的缺陷。因此要解决上述问题，设计一种合适的试验装置来准确地研究界面粘结性能是非常必要的。为研究加固面层与被加固构件的界面粘结性能，并获得粘结滑移关系，有必要开发一套能满足上述要求的界面粘结性能的单剪试验测试装置。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种可实现精确控制、方便试件装卸、试验操作简单的界面粘结性能的单剪试验测试装置。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种界面粘结性能单剪试验测试装置，用于测试加固面层与被加固构件界面粘结性能，包括用于固定试件被加固构件部分的加载架、对试件加固面层施加剪切力的试验机加载单元及防偏心固定单元，其中：所述加载架包括底座、主体支座、垫板及盖板，所述主体支座设于所述底座上，所述垫板设于所述主体支座内的底座上，所述主体支座和盖板通过丝杆及紧固螺母连接成整体，所述试件被加固构件固定在所述垫板与盖板之间；
所述试验机加载单元包括连接在试验机加载梁下的传感器及加载头钢板，所述防偏心固定单元设于所述主体支座的侧壁，用于限制所述加载头钢板使之仅做竖向移动，对所述试件加固面层施加剪切力。
进一步地，所述主体支座为前后端开口的板架，所述主体支座与所述底座通过滑动槽滑动连接，并能沿滑动槽移动，方便试件装卸。
进一步地，所述滑动槽呈燕尾形。
进一步地，所述防偏心固定单元包括G型夹、钢垫块以及固定钢板，所述G型夹将固定钢板紧固在所述主体支座的两侧壁上，所述钢垫块设于所述主体支座的侧壁与固定钢板之间，所述钢垫块的厚度与所述试件加固面层的厚度相同。防偏心固定单元的作用是，限制加载头由于与试验机钢梁多道螺栓相连而可发生的小幅度前后摆动，使之仅做竖直方向运动，避免了偏心加载发生。
进一步地，所述主体支座与垫板之间通过四角的水平调节螺栓相连接，水平调节螺栓控制垫板四角的高度以调整搁置试件的垫板上平面，由于试件底部可能不平，放置在垫板上时不能保证加固界面处于竖直位置承受剪切，在固定试件前调整水平调节螺栓，直至面层完全竖直。
进一步地，所述主体支座的顶端四角处设有丝杆孔，所述盖板的对应位置也设有丝杆孔，主体支架与盖板用四根丝杆与丝杆上的紧固螺母相连接，旋紧四角即可将试件固定在主体支座与盖板之间。
进一步地，所述加载头钢板与所述试件加固面层的厚度相同，所述加载头钢板上端中间焊有螺母，与传感器下方的螺杆相旋接。
进一步地，所述底座、主体支座、垫板及盖板均为钢制。
与现有技术相比，本发明单剪试验装置适用于施压方式实现单剪，便于调整试件的固定位置、避免偏心，并能方便采用非接触式方法进行应变测量，加载装置及其附加部件不遮挡试件表面，避免阻拦拍摄路径，能满足界面粘结性能的测试要求。
附图说明
图1为本发明装置的正视图。
图2为图1的左视图。
图3为图1的俯视图。
图中：1为钢底座，2为主体支座，3为钢垫板，4为水平调节螺栓，5为钢盖板；6为丝杆，7为传感器；8为加载头钢板，9为G型夹，10为钢垫块，11为固定钢板，12为滑动槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1-3所示，包括加载钢架、试验机加载系统和防偏心固定装置。所述加载钢架包括：钢底座1、主体支座2、钢垫板3、水平调节螺栓4、钢盖板5以及丝杆6。所述试验机加载系统包括：试验机、传感器7和加载头钢板8。所述防偏心固定装置包括：四个G型夹9、面层等厚的钢垫块10以及两条固定钢板11。
所述钢底座1与试验机用连接件固定，钢底座1上方设置滑动槽12，与主体支座2下方通过滑动槽12连接，并能沿滑动槽移动，方便试件装卸。
所述主体支座2内部安装有水平调节螺栓4，钢垫板3四角对应位置有螺栓孔，主体支座2与钢垫板3通过四角的水平调节螺栓4相连接，水平调节螺栓4控制钢垫板3四角的高度以调整搁置试件的钢垫板3上平面。由于试件底部不平整，放置在钢垫板3上时不能保证加固界面处于竖直位置承受剪切，在固定试件前调整水平调节螺栓4，直至面层完全竖直。
所述主体支座2的侧壁顶端四角处设有丝杆孔，钢盖板5的对应位置也设有丝杆孔，主体支座2与钢盖板5用四根丝杆与丝杆上的紧固螺母相连接，旋紧四角即可将试件固定在主体支座2与钢盖板5之间。
所述试验机加载系统即试验机加载梁下连接传感器7，再连接加载头钢板8，试件安装时面层悬挑出钢垫板3与钢盖板5外，加载头钢板8宜与面层等厚，加载时与面层加载端接触并施压实施剪切。
在加载装置的左侧和右侧分别用两个G型夹9将固定钢板11夹持在主体支座2侧壁的前方，固定钢板11与支架之间夹有钢垫块10，将固定钢板11与侧壁间距控制为加载头8度，为加载头8留出垂直运动的空间。
本发明的工作原理为：将试件放置在主体支座2内部的钢垫板3上，调整位置使面层部分伸出主体支座2及钢垫板3外，此时界面恰好位于剪切力施加位置。若由于试件可能存在的形状不规则而导致面层不竖直，或加载端面层截面不水平的情况，可通过钢垫板3四角的水平调节螺栓4做微小调整。将钢盖板5用丝杆6插入主体支座2的丝杆孔，旋紧将试件固定。为解决加载头钢板8加载过程中位置发生前后偏移的问题，使用G型夹9将两条固定钢板11夹持在主体支座2上，固定钢板11与支架之间夹有钢垫块10，其厚度应与加载头8等厚恰好限制加载方向与位置为宜。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种界面粘结性能单剪试验测试装置，用于测试加固面层与被加固构件界面粘结性能，其特征在于，包括用于固定试件被加固构件部分的加载架、对试件加固面层施加剪切力的试验机加载单元及防偏心固定单元，其中：
所述加载架包括底座、主体支座、垫板及盖板，所述主体支座设于所述底座上，所述垫板设于所述主体支座内的底座上，所述主体支座和盖板通过丝杆及紧固螺母连接成整体，所述试件被加固构件固定在所述垫板与盖板之间；
所述试验机加载单元包括连接在试验机加载梁下的传感器及加载头钢板，所述防偏心固定单元设于所述主体支座的侧壁，用于限制所述加载头钢板使之仅做竖向移动，对所述试件加固面层施加剪切力。
2.根据权利要求1所述的一种界面粘结性能单剪试验测试装置，其特征在于，所述主体支座为前后端开口的板架，所述主体支座与所述底座通过滑动槽滑动连接。
3.根据权利要求2所述的一种界面粘结性能单剪试验测试装置，其特征在于，所述滑动槽呈燕尾形。
4.根据权利要求2所述的一种界面粘结性能单剪试验测试装置，其特征在于，所述防偏心固定单元包括G型夹、钢垫块以及固定钢板，所述G型夹将固定钢板紧固在所述主体支座的两侧壁上，所述钢垫块设于所述主体支座的侧壁与固定钢板之间，所述钢垫块的厚度与所述试件加固面层的厚度相同。
5.根据权利要求1所述的一种界面粘结性能单剪试验测试装置，其特征在于，所述主体支座与垫板之间通过四角的水平调节螺栓相连接。
6.根据权利要求1所述的一种界面粘结性能单剪试验测试装置，其特征在于，所述主体支座的顶端四角处设有丝杆孔，所述盖板的对应位置也设有丝杆孔，主体支架与盖板用四根丝杆与丝杆上的紧固螺母相连接。
7.根据权利要求1所述的一种界面粘结性能单剪试验测试装置，其特征在于，所述加载头钢板与所述试件加固面层的厚度相同，所述加载头钢板上端中间焊有螺母，与传感器下方的螺杆相旋接。
8.根据权利要求1所述的一种界面粘结性能单剪试验测试装置，其特征在于，所述底座、主体支座、垫板及盖板均为钢制。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112270883A (zh) * 2020-11-05 2021-01-26 上海市建筑科学研究院有限公司 一种表征注浆材料填充性的模拟试验装置
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