CN112857984B - 用于frp杆材试件端部锚固的固定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料测试技术领域。一种用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，包括主体框架、上下对应设置在所述主体框架上的第一固定支架和第二固定支架；所述第一固定支架包括第一内侧板、第一外侧板和第一调节部，所述第二固定支架包括第二内侧板、第二调节部、第二外侧板和第三调节部。还公开了一种用于FRP杆材试件端部锚固的固定方法。本发明整体结构简单，设计合理，操作方便，制作成本较低且后期不易发生部件损坏，可使FRP杆材在钢套筒内居中垂直分布，并提高FRP杆材锚固效率，同时实现针对不同套筒直径和杆材直径通用的目的。

Description

用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置及方法
技术领域
本发明属于复合材料测试技术领域，具体涉及一种用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置及方法。
背景技术
近年来，随着我国海洋战略的实施，在今后很长一段时间内，海洋工程将成为我国大力支持和发展的领域，同时给海洋其他设施基础建设带来很大的挑战。例如，海洋基础建设是和钢材与混凝土分不开的，钢筋混凝土结构目前是海洋工程建设采用的主要方式，然而，海水中的氯离子含量往往是混凝土中组分自带氯离子含量的几倍到几十倍，将加速混凝土中钢筋的锈蚀，降低海洋环境下钢筋混凝土的服役寿命。这种由于钢筋锈蚀造成的结构性能退化往往需要重建或修复方法来解决，这不仅面临着施工困难，也会带来巨大的经济损失。所以，亟需一种新材料来替代钢筋与混凝土结合应用到海洋环境中，以解决钢筋的锈蚀问题。
纤维增强聚合物（Fiber reinforced polymer，简称FRP）筋是由连续纤维增强树脂基体形成的一种轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳和非磁化的新型材料，尤其是FRP筋在沿纤维方向上的拉伸性能好，常常用作质量控制的指标。但是，FRP筋的拉伸试验又与钢筋的拉伸试验存在很大的区别。FRP筋属于各项异性材料，在垂直于纤维方向的强度是其拉伸强度的四分之一，直接将FRP筋拉伸试件夹持在试验机上下夹头中，容易使FRP筋在夹头作用下发生碎裂，造成FRP拉伸试件在未施加荷载前已发生破坏而不能准确得到FRP筋的拉伸强度，所以，在对FRP筋进行拉伸试验时需要在其端部各锚固一钢套筒用来增大FRP筋的侧向支撑，保护FRP筋拉伸试件在试验机夹头加持作用下而不发生提前破坏。同时，为了确保拉伸试件的破坏位置发生在试件的标距段内和拉伸结果的准确性，FRP筋在两端钢套筒的锚固过程中必须垂直居中分布，而这一精确控制过程往往是人为所不能达到的，因此，需要借助合适的固定装置实现FRP筋拉伸试件在两端钢套筒的居中垂直分布。
但是，在现有的FRP筋拉伸试件锚固端浇筑过程中，还没有一种通用装置既适用于不同的FRP筋直径，也适用于不同直径的钢套筒锚固端，当FRP筋直径或锚固端钢套筒直径发生变化后，现有浇筑支架不能实现预期效果的情况。所以，为解决上述问题，本发明设计出通用的FRP杆材试件端部锚固装置，可同时适应FRP筋直径和钢套筒直径的变化。
发明内容
本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置及方法，能够实现FRP杆材在锚固端钢套筒中的居中垂直分布，同时，也能解决当FRP杆材直径或者锚固端钢套筒直径发生变化时浇筑支架的通用问题。
为实现上述目的，所采取的技术方案是：
一种用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，包括主体框架、上下对应设置在所述主体框架上的第一固定支架和第二固定支架；
所述第一固定支架包括：
第一内侧板，其与所述主体框架固定连接；
第一外侧板，其与所述第一内侧板对应设置，在所述第一内侧板或/和所述第一外侧板上开设有第一定位槽；以及
第一调节部，所述第一调节部调节所述第一外侧板与所述第一内侧板之间的距离；
所述第二固定支架包括：
第二内侧板；
第二调节部，所述第二内侧板通过所述第二调节部设置在所述主体框架上，且所述第二调节部调节所述第二内侧板与所述主体框架之间的距离；
第二外侧板，其与所述第二内侧板对应设置，在所述第二内侧板或/和所述第二外侧板上开设有第二定位槽，所述第一定位槽和所述第二定位槽上下一一对应布置；以及
第三调节部，所述第三调节部调节所述二外侧板与所述第二内侧板之间的距离。
根据本发明用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，优选地，所述主体框架下部设置有水平底板，所述第一内侧板和第一外侧板为平板状、或呈口字的矩形框、或呈日字的固定框；所述第二内侧板和所述第二外侧板为平板状、或呈口字的矩形框、或呈日字的固定框。
根据本发明用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，优选地，所述第一定位槽和所述第二定位槽均为V型槽。
根据本发明用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，优选地，所述第一调节部包括：
第一螺杆，所述第一螺杆的第一端部与所述主体框架或所述第一内侧板连接；
套设在所述第一螺杆上的第一弹簧，所述第一弹簧设置在所述第一外侧板与所述主体框架或第一内侧板之间；以及
第一调节螺母，其设置在所述第一螺杆的外端部。
根据本发明用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，优选地，所述主体框架两侧均设置有第一固定支架和第二固定支架，所述第一螺杆穿设在所述主体框架或所述第一内侧板上，在所述主体框架或第一内侧板两侧的所述第一螺杆上均设置有第一固定螺母。
根据本发明用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，优选地，所述第二调节部包括：
第二螺杆，所述第二螺杆的第一端部与所述主体框架连接；
套设在所述第二螺杆上的第二弹簧，所述第二弹簧设置在所述第二内侧板与所述主体框架之间；以及
第二调节螺母，其设置在所述第二螺杆的外端部。
根据本发明用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，优选地，所述主体框架两侧均设置有第一固定支架和第二固定支架，所述第二螺杆穿设在所述主体框架上，在所述主体框架两侧的第二螺杆上设置有第二固紧螺母。
根据本发明用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，优选地，所述第三调节部包括：
第三螺杆，所述第三螺杆的第一端部与所述主体框架连接；
套设在所述第三螺杆上的第三弹簧，所述第三弹簧设置在所述第二内侧板与所述第二外侧板之间；以及
第三调节螺母，其设置在所述第三螺杆的外端部。
一种用于FRP杆材试件端部锚固的固定方法，利用上述的用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置进行FRP杆材试件端部锚固固定，具体包括以下步骤：
确定制作目标试件所用的钢套筒直径和FRP杆材直径；
将主体框架两侧的第一外侧板、第二内侧板和第二外侧板与主体框架松弛的连接在一起，然后将其整体放置在水平的地面上；
将钢套筒穿过第一固定支架上的第一定位槽，依次竖直放置到主体框架的水平底板上，在主体框架两侧的钢套筒要对称分布；
调节第一调节部，将钢套筒牢固的固定在第一内侧板和第一外侧板之间；
将目标试件所需长度的FRP杆材依次穿过第二固定支架上的第二定位槽，FRP杆材的下端匹配插入钢套筒内部，并与主体框架的水平底板顶触；
调节第三调节部，将FRP杆材固定在第二内侧板和第二外侧板之间；
调节第二调节部，推动第二固定支架前后定向移动，使FRP杆材垂直居中的位于钢套筒中央，依靠第二调节部将第二固定支架固定在此位置不再移动；
向固定好的钢套筒中注入灌浆料静置养护；
在下方锚固端养护完成后，将锚固一端的FRP杆材试件旋转180°，按上述操作方法锚固另一端。
根据本发明用于FRP杆材试件端部锚固的固定方法，优选地，在将钢套筒放置在水平底板前，通过胶带对钢套筒的下端封口。
采用上述技术方案，所取得的有益效果是：
本发明整体结构简单，设计合理，操作方便，制作成本较低且后期不易发生部件损坏，可使FRP杆材在钢套筒内居中垂直分布，并提高FRP杆材锚固效率，同时实现针对不同套筒直径和杆材直径通用的目的。
本申请通过对主体框架的设置，能够大大提高FRP杆材的批量化锚固作业，提高作业效率，便于保障单批次的质量统一，一致性好，更有助于对FRP杆材进行拉伸试验，提高拉伸结果数据的准确性，减小试验的不确定度。
本申请通过第一调节部、第二调节部和第三调节部的设置，能够方便进行调节操作，也能够实现整体结构的便捷拆装，便于进行对杆材的初步夹持和后续的调节动作，能够提高钢套筒和杆材的同轴度，更有助于提高拉伸试验结果的准确度，使得试验结果与FRP杆材的实际抗拉强度趋于一致。
本申请整体装配调节方便，通过第一固定支架和第二固定支架的设置，能够保障夹持后的垂直度，能够更快的进行对位装配，进而更便于进行前后方向的精准调节，大大提高了操作的效率；本申请内侧板和外侧板的设置，能够保障整体的结构稳定性一致，便于批量化作业，装配效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。
图1为根据本发明实施例的用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置的结构示意图。
图2为根据本发明实施例的第一固定支架的结构示意图。
图3为根据本发明实施例的第二固定支架的结构示意图。
图4为根据本发明实施例的第一调节部或第二调节部的结构示意图。
图5为根据本发明实施例的第三调节部的结构示意图。
图中序号：
100为主体框架、101为水平底板；
201为第一内侧板、202为第一外侧板、203为第一定位槽、204为第一螺杆、205为第一弹簧、206为第一调节螺母、207为第一固定螺母；
301为第二内侧板、302为第二外侧板、303为第二定位槽、304为第二螺杆、305为第二弹簧、306为第二调节螺母、307为第三螺杆、308为第三弹簧、309为第三调节螺母、310为第二固定螺母、311为第三固定螺母。
具体实施方式
下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
在本发明的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本发明的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。
应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。
应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。
参见图1-图5，本申请公开了一种用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，包括主体框架100、上下对应设置在所述主体框架100上的第一固定支架和第二固定支架；所述第一固定支架包括第一内侧板201、第一外侧板202和第一调节部，第一内侧板201与所述主体框架100固定连接；第一外侧板202与所述第一内侧板201对应设置，在所述第一内侧板201或/和所述第一外侧板202上开设有第一定位槽203；所述第一调节部调节所述第一外侧板202与所述第一内侧板201之间的距离。第二固定支架包括第二内侧板301、第二调节部、第二外侧板302和第三调节部，所述第二内侧板301通过所述第二调节部设置在所述主体框架100上，且所述第二调节部调节所述第二内侧板301与所述主体框架100之间的距离；第二外侧板302与所述第二内侧板301对应设置，在所述第二内侧板301或/和所述第二外侧板302上开设有第二定位槽303，所述第一定位槽203和所述第二定位槽303上下一一对应布置；所述第三调节部调节所述二外侧板302与所述第二内侧板301之间的距离。
进一步地，本实施例中的主体框架100下部设置有水平底板101，所述第一内侧板201和第一外侧板202为平板状、或呈口字的矩形框、或呈日字的固定框；所述第二内侧板301和所述第二外侧板302为平板状、或呈口字的矩形框、或呈日字的固定框。根据杆件的长度和直径对夹持结构进行针对性的选择，保障后期的锚固固定过程中，FRP杆材和钢套筒的结构稳定性。
本实施例中的第一定位槽203和所述第二定位槽303均为V型槽。上述结构中关于在那些侧板上设置第一定位槽和第二定位槽的描述中，术语“和/或”表示可以存在三种关系。例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
第一调节部包括第一螺杆204、套设在所述第一螺杆204上的第一弹簧205和第一调节螺母206，所述第一螺杆204的第一端部与所述主体框架100或所述第一内侧板201连接；所述第一弹簧205设置在所述第一外侧板202与所述主体框架100或第一内侧板201之间；第一调节螺母206设置在第一螺杆204的外端部。当主体框架100两侧均设置有第一固定支架和第二固定支架，为了便于装配，将第一螺杆204穿设在所述主体框架100或所述第一内侧板201上，在所述主体框架100或第一内侧板201两侧的所述第一螺杆204上均设置有第一固定螺母207。
第二调节部包括第二螺杆304、套设在所述第二螺杆304上的第二弹簧305和第二调节螺母306，所述第二螺杆304的第一端部与所述主体框架100连接；所述第二弹簧305设置在所述第二内侧板301与所述主体框架100之间；第二调节螺母306设置在所述第二螺杆304的外端部。当主体框架100两侧均设置有第一固定支架和第二固定支架，第二螺杆304穿设在主体框架100上，在主体框架100两侧的第二螺杆304上设置有第二固紧螺母310。
上述结构中的第一螺杆和第二螺杆可以直接与主体框架固定连接，也可以通过对应的固紧螺母实现夹持固定。
第三调节部包括第三螺杆307、套设在所述第三螺杆307上的第三弹簧308和第三调节螺母309，所述第三螺杆307的第一端部与所述主体框架100连接；所述第三弹簧308设置在所述第二内侧板301与所述第二外侧板302之间；第三调节螺母设置在所述第三螺杆的外端部，第三螺杆可以通过第三固紧螺母311与第二内侧板固定、或者直接固定在第二内侧板上。
本申请还公开了一种用于FRP杆材试件端部锚固的固定方法，利用上述的用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置进行FRP杆材试件端部锚固固定，具体包括以下步骤：
确定制作目标试件所用的钢套筒直径和FRP杆材直径；
将主体框架两侧的第一外侧板、第二内侧板和第二外侧板与主体框架松弛的连接在一起，然后将其整体放置在水平的地面上；
将钢套筒穿过第一固定支架上的第一定位槽，依次竖直放置到主体框架的水平底板上，在主体框架两侧的钢套筒要对称分布；
调节第一调节部，将钢套筒牢固的固定在第一内侧板和第一外侧板之间；
将目标试件所需长度的FRP杆材依次穿过第二固定支架上的第二定位槽，FRP杆材的下端匹配插入钢套筒内部，并与主体框架的水平底板顶触；
调节第三调节部，将FRP杆材固定在第二内侧板和第二外侧板之间；
调节第二调节部，推动第二固定支架前后定向移动，使FRP杆材垂直居中的位于钢套筒中央，依靠第二调节部将第二固定支架固定在此位置不再移动；
向固定好的钢套筒中注入灌浆料静置养护；
在下方锚固端养护完成后，将锚固一端的FRP杆材试件旋转180°，按上述操作方法锚固另一端。
在将钢套筒放置在水平底板前，通过胶带对钢套筒的下端封口。
上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，其特征在于，包括主体框架、上下对应设置在所述主体框架上的第一固定支架和第二固定支架；
所述第一固定支架包括：
第一内侧板，其与所述主体框架固定连接；
第一外侧板，其与所述第一内侧板对应设置，在所述第一内侧板或/和所述第一外侧板上开设有第一定位槽；以及
第一调节部，所述第一调节部调节所述第一外侧板与所述第一内侧板之间的距离；
所述第二固定支架包括：
第二内侧板；
第二调节部，所述第二内侧板通过所述第二调节部设置在所述主体框架上，且所述第二调节部调节所述第二内侧板与所述主体框架之间的距离；
第二外侧板，其与所述第二内侧板对应设置，在所述第二内侧板或/和所述第二外侧板上开设有第二定位槽，所述第一定位槽和所述第二定位槽上下一一对应布置；以及
第三调节部，所述第三调节部调节所述第二外侧板与所述第二内侧板之间的距离；
所述第一调节部包括：
第一螺杆，所述第一螺杆的第一端部与所述主体框架或所述第一内侧板连接；
套设在所述第一螺杆上的第一弹簧，所述第一弹簧设置在所述第一外侧板与所述主体框架或第一内侧板之间；以及
第一调节螺母，其设置在所述第一螺杆的外端部；
所述第二调节部包括：
第二螺杆，所述第二螺杆的第一端部与所述主体框架连接；
套设在所述第二螺杆上的第二弹簧，所述第二弹簧设置在所述第二内侧板与所述主体框架之间；以及
第二调节螺母，其设置在所述第二螺杆的外端部；
所述第三调节部包括：
第三螺杆，所述第三螺杆的第一端部与所述主体框架连接；
套设在所述第三螺杆上的第三弹簧，所述第三弹簧设置在所述第二内侧板与所述第二外侧板之间；以及
第三调节螺母，其设置在所述第三螺杆的外端部；
在所述主体框架两侧均设置有第一固定支架和第二固定支架，所述第一螺杆穿设在所述主体框架或所述第一内侧板上，在所述主体框架或第一内侧板两侧的所述第一螺杆上均设置有第一固定螺母；所述第二螺杆穿设在所述主体框架上，在所述主体框架两侧的第二螺杆上设置有第二固紧螺母。
2.根据权利要求1所述的用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，其特征在于，所述主体框架下部设置有水平底板，所述第一内侧板和第一外侧板为平板状、或呈口字的矩形框、或呈日字的固定框；所述第二内侧板和所述第二外侧板为平板状、或呈口字的矩形框、或呈日字的固定框。
3.根据权利要求1所述的用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置，其特征在于，所述第一定位槽和所述第二定位槽均为V型槽。
4.一种用于FRP杆材试件端部锚固的固定方法，其特征在于，利用权利要求1-3任一所述的用于FRP杆材试件端部锚固的固定装置进行FRP杆材试件端部锚固固定，具体包括以下步骤：
确定制作目标试件所用的钢套筒直径和FRP杆材直径；
将主体框架两侧的第一外侧板、第二内侧板和第二外侧板与主体框架松弛的连接在一起，然后将其整体放置在水平的地面上；
将钢套筒穿过第一固定支架上的第一定位槽，依次竖直放置到主体框架的水平底板上，在主体框架两侧的钢套筒要对称分布；
调节第一调节部，将钢套筒牢固的固定在第一内侧板和第一外侧板之间；
将目标试件所需长度的FRP杆材依次穿过第二固定支架上的第二定位槽，FRP杆材的下端匹配插入钢套筒内部，并与主体框架的水平底板顶触；
调节第三调节部，将FRP杆材固定在第二内侧板和第二外侧板之间；
调节第二调节部，推动第二固定支架前后定向移动，使FRP杆材垂直居中的位于钢套筒中央，依靠第二调节部将第二固定支架固定在此位置不再移动；
向固定好的钢套筒中注入灌浆料静置养护；
在下方锚固端养护完成后，将锚固一端的FRP杆材试件旋转180°，按上述操作方法锚固另一端。
5.根据权利要求4所述的用于FRP杆材试件端部锚固的固定方法，其特征在于，在将钢套筒放置在水平底板前，通过胶带对钢套筒的下端封口。
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