CN115015106A - 一种钢筋混凝土拉拔试验持力支座及试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种钢筋混凝土拉拔试验持力支座及试验方法，包括试件平台、调平螺栓、球冠衬板、支承底座以及激光位移计；支承底座上中间为球形凹陷区，且在球形凹陷表面具有十字型肋槽，与球冠衬板表面的十字肋吻合；支承底座上安装可以调节高度的激光位移计，用于记录钢筋拔出位移；球冠衬板与试件平台通过三个调平螺栓相连接，在三角形试件平台上有调平水准管；钢筋穿过拉拔试验持力支座的三个通孔并由万能试验机下夹头夹持。本发明通过调节试件平台水平，使得钢筋竖直，避免钢筋与混凝土不正交导致的偏心受力所带来的误差；通过单夹头拉拔以及球冠衬板分散压力，提高持力支座承载能力，解决现有钢筋混凝土拉拔试验夹持装置疲劳变形等问题。
Description
技术领域
本发明涉及钢筋混凝土粘结性能试验，特别涉及一种钢筋混凝土拉拔试验持力支座及试验方法。
背景技术
钢筋与混凝土的粘结是钢筋与其周围一定影响范围内混凝土的相互作用，是两种材料共同工作的前提之一，也是钢筋混凝土构件的承载力、刚度、预计裂缝重要影响因素之一；钢筋与混凝土间的粘结滑移关系一直是国内外学者关注的重点，钢筋混凝土拉拔试验也是主要的手段。
我国《混凝土结构试验方法标准》(GB50152)采用的立方体拔出试验方法是根据国内外拔出试验的研究成果并参照RILEM(法文缩写，国际材料与结构研究实验联合会，英文全称是International Union of Laboratories and Experts in ConstructionMaterials，Systems and Structures)的试验方法制定的；绝大多数试件在制作过程中由于操作失误以及混凝土硬化造成的钢筋偏位，导致钢筋和混凝土之间不正交，在开展拉拔试验时使得钢筋偏心受力，使得实验室测得钢筋滑移量偏大，所得到的粘结应力与钢筋滑移之间的关系不精确。
现有钢筋混凝土拉拔试验夹持装置，多采用上夹头悬夹试件持力支座，下夹头拉拔钢筋，这样的持力支座寿命短、易变形，且不可调平，测量误差大；除此之外，依据不同规范制作的试件尺寸不同，不具备适用性。
为此，本发明提供一种钢筋混凝土拉拔试验持力支座。
发明内容
鉴于现有钢筋混凝土拉拔试验存在的问题，本发明的目的是提出一种钢筋混凝土拉拔试验持力支座及试验方法，使试验结果更符合工程实际。
一种钢筋混凝土拉拔试验持力支座，包括试件平台、调平螺栓、球冠衬板、支承底座、万能试验机下夹头、激光位移计、伸缩杆和调平水准管；
支承底座四角支承，中间具有球体凹陷，球体凹陷具有肋槽，球冠衬板位于支承底座之上，球冠衬板下部具有球体，球体位于球体凹陷中，球体表面具有十字肋，十字肋位于肋槽中，十字肋与肋槽结合用于固定球冠衬板的位置；球冠衬板上部焊接有三个调平螺栓，三个调平螺栓呈三角形分布，三个调平螺栓上均螺接有调平螺母，试件平台置于三个调平螺栓之上，试件平台与三个调平螺栓对应的位置具有开孔，三个调平螺栓的上端分别位于三个开孔中，实现对试件平台的限位；调平水准管设置在试件平台上，激光位移计通过伸缩杆固定在支承底座侧边的中间位置，激光位移计对准钢筋的上端用于获取钢筋的滑移位移；试件平台中心开设有第一道纵向孔，球冠衬板中心开设有第二道纵向孔，支承底座中心开设有第三道纵向孔，第一道纵向孔、第二道纵向孔和第三道纵向孔同轴，且直径相同，万能试验机下夹头位于支承底座下方，混凝土试件放置在试件平台上，混凝土试件的钢筋穿过第一道纵向孔、第二道纵向孔和第三道纵向孔，钢筋的下端由万能试验机下夹头夹紧固定。
所述的试件平台尺寸大于钢筋混凝土试件尺寸。
通过调节调平螺母并观察调平水准管来调整平台高度以及角度，以保证钢筋竖直。
球冠衬板的表面具有十字肋的球体，可以将竖直压力分散为水平和竖直，改变受力状态，增强持力支座的稳定性以及耐久性。
十字肋与肋槽结合，防止了在实验过程中，支承底座与球冠衬板的相对滑动。
一种钢筋混凝土拉拔试验持力底座的试验方法：
本发明与电液伺服万能试验机配合使用，将支承底座放置在万能试验机下夹头之上，将第三道纵向孔与万能试验机下夹头虎口对齐；将球冠衬板放在支承底座之上，保证肋槽与十字肋扣合，此时第二道纵向孔与第三道纵向孔重合；将三个调平螺母分别安装在三个调平螺栓上，三个调平螺母齐平，再将试件平台按照开孔与调平螺栓放置，调节调平螺母使之平整且受力；将制作好的钢筋混凝土试件，钢筋较长一端穿过第一道纵向孔、第二道纵向孔和第三道纵向孔，放置在试件平台上，观察调平水准管，再次微调调平螺母使钢筋竖直；在万能试验机下夹头虎口中间安装夹片，夹紧夹头固定钢筋；调整伸缩杆，保证激光位移计视角与钢筋齐平，且在钢筋要高于激光位移计至少5cm，既能保证钢筋受力滑移，也要保证激光位移计有足够的监测长度，满足规范要求；激光位移计连接数据采集箱，打开万能试验机，使万能试验机下夹头施加荷载，拉拔试验采用位移控制，当加载端钢绞线与轻骨料混凝土的相对滑移量在3mm以内时，加载速度为0.2mm/min；当加载端相对滑移大于3mm时，加载速度为2mm/min；当相对滑移大于25mm或发生劈裂破坏时，加载停止；记录滑移位移以及荷载数据，根据下式计算平局粘结应力，并绘制粘结应力-滑移曲线：
式中P为拔出力，d为钢筋直径，l为钢绞线粘结段长度。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明利用钢筋混凝土拉拔试验持力支座，特有的试件平台具备可调性，能够有效避免试件制作过程中的钢筋偏位，而导致钢筋在拉拔试验中的偏心受力，确保其沿钢筋方向滑移，进而得到精确的钢筋混凝土粘结滑移关系；除此之外，采用单夹头拉拔钢筋，支座为试件提供反力而受压，与现有实验装置受拉力不同，改变了受力状态，稳定性以及抗变形能力显著提升；采用激光位移计能够准确监测滑移位移，且安装在底座上，视角稳定、精度高，从而提升整个试验装置的可靠性与准确性。
附图说明
图1为本发明的钢筋混凝土拉拔试验持力支座剖视图；
图2为本发明的钢筋混凝土拉拔试验持力支座俯视图；
图3为本发明的球冠衬板示意图；
图4为本发明的支承底座示意图；
图5为本发明的局部组合放大图。
其中，1-钢筋；2-混凝土试件；3-试件平台；4-调平螺栓；5-球冠衬板；6-支承底座；7-万能试验机下夹头；8-十字肋；9-肋槽；10-激光位移计；11-伸缩杆；12-调平水准管；31-第一道纵向孔；51-第二道纵向孔；61第三道纵向孔。
具体实施方式
如图1至图5所示，一种钢筋混凝土拉拔试验持力支座，包括试件平台3、调平螺栓4、球冠衬板5、支承底座6、万能试验机下夹头7、激光位移计10、伸缩杆11和调平水准管12；
支承底座6四角支承，中间具有球体凹陷62，球体凹陷62具有肋槽9，球冠衬板5位于支承底座6之上，球冠衬板5下部具有球体52，球体52位于球体凹陷62中，球体52表面具有十字肋8，十字肋8位于肋槽9中，十字肋8与肋槽9结合用于固定球冠衬板5的位置；球冠衬板5上部焊接有三个调平螺栓4，三个调平螺栓4呈三角形分布，三个调平螺栓4上均螺接有调平螺母41，试件平台3置于三个调平螺栓4之上，试件平台3与三个调平螺栓4对应的位置具有开孔，三个调平螺栓4的上端分别位于三个开孔中，实现对试件平台3的限位；调平水准管12设置在试件平台3上，激光位移计10通过伸缩杆11固定在支承底座6侧边的中间位置，激光位移计10对准钢筋1的上端用于获取钢筋1的滑移位移；试件平台3中心开设有第一道纵向孔31，球冠衬板5中心开设有第二道纵向孔51，支承底座6中心开设有第三道纵向孔61，第一道纵向孔31、第二道纵向孔51和第三道纵向孔61同轴，且直径相同，万能试验机下夹头7位于支承底座6下方，混凝土试件2放置在试件平台3上，混凝土试件2的钢筋1穿过第一道纵向孔31、第二道纵向孔51和第三道纵向孔61，钢筋1的下端由万能试验机下夹头7夹紧固定。
所述的试件平台3尺寸大于钢筋混凝土试件2尺寸。
通过调节调平螺母41并观察调平水准管12来调整平台高度以及角度，以保证钢筋1竖直。
球冠衬板5的表面具有十字肋8的球体52，可以将竖直压力分散为水平和竖直，改变受力状态，增强持力支座的稳定性以及耐久性。
十字肋8与肋槽9结合，防止了在实验过程中，支承底座6与球冠衬板5的相对滑动。
一种钢筋混凝土拉拔试验持力底座的试验方法：
本发明与电液伺服万能试验机配合使用，将支承底座6放置在万能试验机下夹头7之上，将第三道纵向孔61与万能试验机下夹头7虎口对齐；将球冠衬板5放在支承底座6之上，保证肋槽9与十字肋8扣合，此时第二道纵向孔51与第三道纵向孔61重合；将三个调平螺母41分别安装在三个调平螺栓4上，三个调平螺母41齐平，再将试件平台3按照开孔与调平螺栓4放置，调节调平螺母41使之平整且受力；将制作好的钢筋混凝土试件2，钢筋1较长一端穿过第一道纵向孔31、第二道纵向孔51和第三道纵向孔61，放置在试件平台3上，观察调平水准管12，再次微调调平螺母41使钢筋竖直；在万能试验机下夹头7虎口中间安装夹片，夹紧夹头固定钢筋1；调整伸缩杆11，保证激光位移计10视角与钢筋1齐平，且在钢筋1要高于激光位移计10至少5cm，既能保证钢筋1受力滑移，也要保证激光位移计10有足够的监测长度，满足规范要求；激光位移计10连接数据采集箱，打开万能试验机，使万能试验机下夹头7施加荷载，拉拔试验采用位移控制，当加载端钢绞线与轻骨料混凝土的相对滑移量在3mm以内时，加载速度为0.2mm/min；当加载端相对滑移大于3mm时，加载速度为2mm/min；当相对滑移大于25mm或发生劈裂破坏时，加载停止；记录滑移位移以及荷载数据，根据下式计算平局粘结应力，并绘制粘结应力-滑移曲线：
式中P为拔出力，d为钢筋直径，l为钢绞线粘结段长度。
Claims (2)
1.一种钢筋混凝土拉拔试验持力支座，其特征在于：包括试件平台(3)、调平螺栓(4)、球冠衬板(5)、支承底座(6)、万能试验机下夹头(7)、激光位移计(10)、伸缩杆(11)和调平水准管(12)；
支承底座(6)四角支承，中间具有球体凹陷(62)，球体凹陷(62)具有肋槽(9)，球冠衬板(5)位于支承底座(6)之上，球冠衬板(5)下部具有球体(52)，球体(52)位于球体凹陷(62)中，球体(52)表面具有十字肋(8)，十字肋(8)位于肋槽(9)中，十字肋(8)与肋槽(9)结合用于固定球冠衬板(5)的位置；球冠衬板(5)上部焊接有三个调平螺栓(4)，三个调平螺栓(4)呈三角形分布，三个调平螺栓(4)上均螺接有调平螺母(41)，试件平台(3)置于三个调平螺栓(4)之上，试件平台(3)与三个调平螺栓(4)对应的位置具有开孔，三个调平螺栓(4)的上端分别位于三个开孔中，实现对试件平台(3)的限位；调平水准管(12)设置在试件平台(3)上，激光位移计(10)通过伸缩杆(11)固定在支承底座(6)侧边的中间位置，激光位移计(10)对准钢筋(1)的上端用于获取钢筋(1)的滑移位移；试件平台(3)中心开设有第一道纵向孔(31)，球冠衬板(5)中心开设有第二道纵向孔(51)，支承底座(6)中心开设有第三道纵向孔(61)，第一道纵向孔(31)、第二道纵向孔(51)和第三道纵向孔(61)同轴，且直径相同，万能试验机下夹头(7)位于支承底座(6)下方，混凝土试件(2)放置在试件平台(3)上，混凝土试件(2)的钢筋(1)穿过第一道纵向孔(31)、第二道纵向孔(51)和第三道纵向孔(61)，钢筋(1)的下端由万能试验机下夹头(7)夹紧固定。
2.权利要求1所述一种钢筋混凝土拉拔试验持力底座的试验方法，其特征在于：将支承底座(6)放置在万能试验机下夹头(7)之上，将第三道纵向孔(61)与万能试验机下夹头(7)虎口对齐；将球冠衬板(5)放在支承底座(6)之上，保证肋槽(9)与十字肋(8)扣合，此时第二道纵向孔(51)与第三道纵向孔(61)重合；将三个调平螺母(41)分别安装在三个调平螺栓(4)上，三个调平螺母(41)齐平，再将试件平台(3)按照开孔与调平螺栓(4)放置，调节调平螺母(41)使之平整且受力；将制作好的钢筋混凝土试件(2)，钢筋(1)较长一端穿过第一道纵向孔(31)、第二道纵向孔(51)和第三道纵向孔(61)，放置在试件平台(3)上，观察调平水准管(12)，再次微调调平螺母(41)使钢筋竖直；在万能试验机下夹头(7)虎口中间安装夹片，夹紧夹头固定钢筋(1)；调整伸缩杆(11)，保证激光位移计(10)视角与钢筋(1)齐平，且在钢筋(1)要高于激光位移计(10)至少5cm，既能保证钢筋(1)受力滑移，也要保证激光位移计(10)有足够的监测长度，满足规范要求；激光位移计(10)连接数据采集箱，打开万能试验机，使万能试验机下夹头(7)施加荷载，拉拔试验采用位移控制，当加载端钢绞线与轻骨料混凝土的相对滑移量在3mm以内时，加载速度为0.2mm/min；当加载端相对滑移大于3mm时，加载速度为2mm/min；当相对滑移大于25mm或发生劈裂破坏时，加载停止；记录滑移位移以及荷载数据，根据下式计算平局粘结应力，并绘制粘结应力-滑移曲线：
式中P为拔出力，d为钢筋直径，l为钢绞线粘结段长度。
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