CN112213259A - 一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置，混凝土试块放置在承托板的上表面，碳纤维布片材设置在混凝土试块的上表面并与纤维布夹具装置固定连接；承托板沿着中轴线方向对称设置有膨胀螺栓孔，混凝土试块的上表面沿着长度方向间隔设置有受压板；受压板沿着混凝土试块的宽度方向外凸于混凝土试块的两侧，并通过膨胀管和膨胀螺栓孔连接；碳纤维布片材被夹持于受压板和混凝土试块的上表面之间；第一位移计的一端与混凝土试块上表面没有粘结碳纤维布片材的部分连接，另一端与受压板连接；第二位移计与第一位移计平行放置，其一端与碳纤维布片材连接，另一端与应变片连接张拉端机构通过反力固定支座连接纤维布夹具装置。

Description

一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置
技术领域
本发明属于拉伸试验装置技术领域，具体涉及一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置及使用方法。
背景技术
碳纤维布具有强度高，密度低，厚度薄，并且基本上不增加加固构件的重量和截面尺寸。它具有广泛的应用范围，并广泛用于各种结构类型和结构形状的加固和修复，例如建筑物，桥梁和隧道，以及节点的抗震加固和结构加固。
目前国内外学者对于FRP-混凝土界面的粘结性能进行了系统地分析和大量的试验研究，常见的实验方法主要有正拉试验，修正梁试验方法以及面内剪切试验，由于考虑试验精度和操作的复杂程度，面内剪切试验成为了应用最为广泛的实验方法，尤其是单面剪切实验。
单剪试验需要用到张拉端机构，将碳纤维布一端固定，另一端进行张拉，目前国内的剪切试验机以及液压设备都过于庞大，无法得到较好的应用。因此，有必要开发一种能够脱离大型的剪切试验机、安装简单、不受场地限制、节省试验费用且灵活可靠的碳纤维布与混凝土界面剪切试验的加载装置。
夹具是整个试验装置中极其重要的组成部分，首先需要得让碳纤维布夹具钢板和张拉端机构牢牢固定，防止在水平向加载过程产生“偏拉”的影响，也防止内外阶梯型钢壳和纤维布内夹具之间产生微小位移和侧向位移，进而导致实验结果的离散性较大。因此需要支座一种能够让纤维布均匀受力的夹具，以及增强内外钢板钢壳和碳纤维布内夹具钢板紧固力的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置，解决现有碳纤维布张拉装置结构复杂、制造成本高，以及纤维布在端部受力不均匀的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置，包括：混凝土试块、承托板、张拉端机构、纤维布夹具装置、第一位移计、第二位移计和碳纤维布片材；
所述混凝土试块放置在承托板的上表面，碳纤维布片材设置在混凝土试块的上表面并沿着混凝土试块的长度方向延伸至混凝土试块外与纤维布夹具装置固定连接；
所述承托板沿着中轴线方向对称设置有膨胀螺栓孔，混凝土试块的上表面沿着长度方向间隔设置有受压板；所述受压板沿着混凝土试块的宽度方向外凸于混凝土试块的两侧，并通过膨胀管和膨胀螺栓孔连接；所述碳纤维布片材被夹持于受压板和混凝土试块的上表面之间；
所述第一位移计的一端与混凝土试块上表面没有粘结碳纤维布片材的部分连接，另一端与受压板连接；第二位移计与第一位移计平行放置，其一端与碳纤维布片材连接，另一端与应变片连接
所述张拉端机构通过反力固定支座连接所述纤维布夹具装置。
在一较佳实施例中：所述张拉端机构包括大液压机和小液压机；
小液压机的一端与反力墙反力固定支座连接，另一端通过连接器与活塞拉杆相连，活塞拉杆一端连接着荷载传感器，中部设置升降式套筒；活塞拉杆穿过大液压机；大液压机置于所述反力固定支座上；
四根起重螺杆依次穿入小液压机、垫片、荷载传感器；所述荷载传感器经数据线与应变箱连接。
在一较佳实施例中：所述纤维布夹具装置包括上阶梯型钢板、下阶梯型钢板；
所述上阶梯型钢板、下阶梯型钢板相向放置形成第一夹持空间和第二夹持空间，其中第一夹持空间的厚度大于第二夹持空间；所述上阶梯型钢板、下阶梯型钢板通过第一夹持空间和第一连接件与反力固定支座相连接。
在一较佳实施例中：所述纤维布夹具装置还包括锯齿形钢夹板，其设置在第二夹持空间内，所述上阶梯型钢板、下阶梯型钢板通过第二夹持空间和第二连接件与锯齿形钢夹板固定。
在一较佳实施例中：所述碳纤维布片材的一端插入锯齿形钢夹板之间。
在一较佳实施例中：所述承托板沿着长度方向的一端与地面固定支座连接。
相较于现有技术，本发明的有益的效果是：
本发明提供了一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置及使用方法，对碳纤维布的水平轴向拉伸试验装置进行了设计优化，在齿形钢夹板和阶梯型钢板上涂抹涂料增强紧固力，并且能够有效避免纤维布应力集中现象；以及在夹具四个角相对布置四个高强螺栓穿过主体阶梯型钢板壳固定到内夹具钢夹板上，用于对钢夹板施加压力，实现再一次对碳纤维布片材的夹紧，能够使纤维布受力均匀；承托板可以满足混凝土梁小试件和大试件，曲面梁和等截面梁等多种界面粘结性能的探究。
附图说明
图1是一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置的立体图；
图2是反力支座与内外阶梯型钢壳和纤维布内夹具装置的立体图
图3是纤维布夹具装置的立体侧面图；
图4是混凝土试块承托板与固定膨胀螺栓的立体图；
图5是固定件一反力支座的立体图；
图中：1-反力墙反力固定支座，2-小液压机，3-起重螺杆，4-荷载传感器，5-活塞拉杆，6-套筒，7-大液压机，8-反力固定支座，9-阶梯型钢板，10-锯齿形钢夹板，11-地面固定支座，12-碳纤维布片材，13-受压板，14-承托板，15-膨胀管，16-混凝土试块，17-六角螺母，18-螺杆，19-位移传感器，20-螺孔，21-混凝土垫块。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
结合图1～图5，一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置，包括：混凝土试块16、承托板14、张拉端机构、纤维布夹具装置、第一位移计19、第二位移计19和碳纤维布片材12；
所述混凝土试块16放置在承托板14的上表面，碳纤维布片材12设置在混凝土试块16的上表面并沿着混凝土试块16的长度方向延伸至混凝土试块16外与纤维布夹具装置固定连接；
所述承托板14沿着中轴线方向对称设置有膨胀螺栓孔，混凝土试块16的上表面沿着长度方向间隔设置有受压板13；所述受压板13沿着混凝土试块16的宽度方向外凸于混凝土试块16的两侧，并通过膨胀管15和膨胀螺栓孔连接；所述碳纤维布片材12被夹持于受压板13和混凝土试块16的上表面之间；
所述第一位移计19的一端与混凝土试块16上表面没有粘结碳纤维布片材12的部分连接，另一端与受压板13连接；第二位移计19与第一位移计19平行放置，其一端与碳纤维布片材12连接，另一端与应变片连接
所述张拉端机构通过反力固定支座8连接所述纤维布夹具装置。
本实施例中，所述张拉端机构包括大液压机7和小液压机2；
小液压机2的一端与反力墙反力固定支座连接，另一端通过连接器与活塞拉杆5相连，活塞拉杆5一端连接着荷载传感器4，中部设置升降式套筒6；活塞拉杆5穿过大液压机7；大液压机7置于所述反力固定支座8上；
四根起重螺杆3依次穿入小液压机2、垫片、荷载传感器4；所述荷载传感器4经数据线与应变箱连接。
所述纤维布夹具装置包括上阶梯型钢板9、下阶梯型钢板9；
所述上阶梯型钢板9、下阶梯型钢板9相向放置形成第一夹持空间和第二夹持空间，其中第一夹持空间的厚度大于第二夹持空间；所述上阶梯型钢板9、下阶梯型钢板9通过第一夹持空间和第一连接件与反力固定支座8相连接。
所述纤维布夹具装置还包括锯齿形钢夹板10，其设置在第二夹持空间内，所述上阶梯型钢板9、下阶梯型钢板9通过第二夹持空间和第二连接件与锯齿形钢夹板10固定。所述锯齿形钢夹板10和上阶梯型钢板9、下阶梯型钢板9在中轴线两侧交接处涂抹甲基丙烯酸甲酯涂料，增加摩擦力，避免受力不均匀。
所述碳纤维布片材12的一端插入锯齿形钢夹板10之间。
所述承托板14沿着长度方向的一端与地面固定支座11连接。
本实施例中，所述第一连接件、第二连接件均为螺杆18和六角螺母17的组合。与之对应的，反力固定支座上对应设置有螺孔20。而受压板13和膨胀管15之间也通过六角螺母17进行固定。受压板13和混凝土试块16之间还设置有混凝土垫块21，用于弥补混凝土试块16上表面与碳纤维布片材12之间的高度差。
使用时，在需要加固的混凝土试块16表面位置均匀涂刷一层环氧树脂底胶，并在沿纤维的受力方向赶压出气泡，使碳纤维布片材12和混凝土梁试块16紧密贴合，待固化后，通过张拉端进行张拉，即可进行碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置，其特征在于包括：混凝土试块、承托板、张拉端机构、纤维布夹具装置、第一位移计、第二位移计和碳纤维布片材；
所述混凝土试块放置在承托板的上表面，碳纤维布片材设置在混凝土试块的上表面并沿着混凝土试块的长度方向延伸至混凝土试块外与纤维布夹具装置固定连接；
所述承托板沿着中轴线方向对称设置有膨胀螺栓孔，混凝土试块的上表面沿着长度方向间隔设置有受压板；所述受压板沿着混凝土试块的宽度方向外凸于混凝土试块的两侧，并通过膨胀管和膨胀螺栓孔连接；所述碳纤维布片材被夹持于受压板和混凝土试块的上表面之间；
所述第一位移计的一端与混凝土试块上表面没有粘结碳纤维布片材的部分连接，另一端与受压板连接；第二位移计与第一位移计平行放置，其一端与碳纤维布片材连接，另一端与应变片连接
所述张拉端机构通过反力固定支座连接所述纤维布夹具装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置，其特征在于：所述张拉端机构包括大液压机和小液压机；
小液压机的一端与反力墙反力固定支座连接，另一端通过连接器与活塞拉杆相连，活塞拉杆一端连接着荷载传感器，中部设置升降式套筒；活塞拉杆穿过大液压机；大液压机置于所述反力固定支座上；
四根起重螺杆依次穿入小液压机、垫片、荷载传感器；所述荷载传感器经数据线与应变箱连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置，其特征在于：所述纤维布夹具装置包括上阶梯型钢板、下阶梯型钢板；
所述上阶梯型钢板、下阶梯型钢板相向放置形成第一夹持空间和第二夹持空间，其中第一夹持空间的厚度大于第二夹持空间；所述上阶梯型钢板、下阶梯型钢板通过第一夹持空间和第一连接件与反力固定支座相连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置，其特征在于：所述纤维布夹具装置还包括锯齿形钢夹板，其设置在第二夹持空间内，所述上阶梯型钢板、下阶梯型钢板通过第二夹持空间和第二连接件与锯齿形钢夹板固定。
5.根据权利要求4所述的一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置，其特征在于：所述碳纤维布片材的一端插入锯齿形钢夹板之间。
6.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维布界面粘结剪切剥离的试验装置，其特征在于：所述承托板沿着长度方向的一端与地面固定支座连接。
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