CN118243510A - 一种frp筋与uhpc结构的受力检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置及方法，涉及组合材料受力检测装置技术领域，包括机台，固定于机台中部的第一快装件，滑动安装于机台下方的第二快装件，以及滑动安装于机台上方的第三快装件，第一快装件、第二快装件和第三快装件的内部共同卡合有一根待测组件；第三快装件的内部设置有用于提供夹具的延展机构；延展机构的外侧设置有挤压夹持机构；延展机构的内部设置有气动夹持机构；延展机构延伸至所述待测组件的内部，配合挤压夹持机构的挤压以及气动夹持机构的气动挤压，对待测组件内部提供双重夹持力。本发明公开的受力检测装置，具有工作效率高、夹持稳定、测量精度高以及减小测量成本的效果。

Description

一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置及方法

技术领域

本发明涉及组合材料受力检测装置技术领域，尤其涉及一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置及方法。

背景技术

纤维增强复合材料FRP，由纤维材料与基体材料构成； UHPC是一种超高性能混凝土，也称作活性粉末混凝土，是一款新型的幕墙材料，而纤维增强树脂复合材料(FRP)-超高性能混凝土(UHPC)组合筋是一种新型无钢组合筋(简称“组合筋”)，由外FRP管、中心FRP筋及两者之间填充的UHPC组成，该组合筋解决了FRP筋受压易屈曲问题，同时因其不含钢材等易腐蚀成分而具有良好的耐久性。

为了得出UHPC对FRP管筋材料拉伸能力的增幅比，现有市场上最常见的检测方式是实验人员同时准备两根待测管材，一根带FRP筋的FRP外管内不填装UHPC，另一根带FRP筋的FRP外管内部填充UHPC，通过将两个管材分别卡合于拉力检测装置上拉伸，将两根管材形变时所需要的力值做比，从而得出UHPC对FRP管筋材料拉伸能力的增幅比；但此种检测方式，一方面会增大检测成本，且两根FRP管材无法保证参数完全一致，因此，在测得的数据上是存在一定偏差的；另一方面，传统的拉力检测装置是无法对内置有FRP筋的FRP管进行内部筋的同步夹持，再进行拉伸测试时，最大受力物是FRP外管，致使FRP外管和FRP筋受力不同步，从而影响到测得的数据精准度。

发明内容

本发明公开一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置及方法，旨在解决现有FRP-UHPC组合筋拉力测试设备在实际使用时，检测数据精度有待提升的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置及方法，包括机台，固定于所述机台中部的第一快装件，滑动安装于所述机台下方的第二快装件，以及滑动安装于所述机台上方的第三快装件，所述第一快装件位于所述第二快装件的上方，所述第三快装件位于所述第一快装件的上方，所述第一快装件、所述第二快装件和所述第三快装件的内部共同卡合有一根待测组件；

所述第三快装件的内部设置有用于提供夹具的延展机构；

所述延展机构的外侧设置有挤压夹持机构；

所述延展机构的内部设置有气动夹持机构；

所述延展机构延伸至所述待测组件的内部，配合所述挤压夹持机构的挤压以及所述气动夹持机构的气动挤压，对所述待测组件内部提供双重夹持力。

通过设置有延展机构配合挤压夹持机构和气动夹持机构的运行，实现对待测组件的夹持，解决了传统拉力检测装置无法对FRP- UHPC组合筋做到内外同步夹持的弊端，保证测量数据的精准度，同时对待测组件的形状做出特殊限定，致使使用者对FRP- UHPC组合筋做拉力检测试验时，能够更好减小实验用成本并进一步保证测量数据的精准度。

在一个优选的方案中，所述待测组件包括卡合于所述第一快装件、所述第二快装件和所述第三快装件外侧的复合材料管，所述复合材料管的内部分布有复合材料筋，所述复合材料管和所述复合材料筋的夹层间填充有高性能混凝土，所述高性能混凝土的长度等同于所述复合材料管的一半，且所述复合材料管的外侧焊接固定有若干个等距分布的固定件，若干个所述固定件分别卡合于所述第一快装件、所述第二快装件和所述第三快装件的内部。

通过将传统的FRP- UHPC组合筋设置为上下两部分，利用掺杂高性能混凝土的复合材料管、复合材料筋受力时数据和不掺杂高性能混凝土的复合材料管、复合材料筋受力时数据的比，从而快速得出实验结构，由于两组测量在一根FRP- UHPC组合筋上进行，从而不存在实验参数不同的问题，保证实验数据的精准度，同时一根FRP- UHPC组合筋即可实现原来两根才能完成的测定，从而减小实验的耗材。

在一个优选的方案中，所述延展机构包括竖直固定于所述第三快装件内部的直杆，所述直杆的外侧滑动套接有活塞环，所述活塞环的底部两侧对称固定有弧形板，所述弧形板的底部又分别滑动连接有一个夹持板，所述第三快装件的外侧固定有泵机，所述泵机贯通连接于所述第三快装件的内部。

通过设置有由气压推动的活塞环带动弧形板和夹持板发生竖直移动，保证使用者将待测组件卡合于第三快装件上时不会受阻，同时移动的夹持板又能移动至待测组件的内部，从而保证本装置运行的完善性和合理性。

在一个优选的方案中，所述挤压夹持机构包括对称开设于所述第三快装件内部两侧的斜槽，每个所述斜槽的内部均滑动安装有一个挤压件，所述活塞环的两侧对称固定有挤压杆，移动的所述挤压杆挤压贴合于所述挤压件的顶部。

通过设置有由挤压移动的挤压件结构，利用活塞环竖直移动时，会同步推动挤压件，致使同步移动的挤压件推动夹持板，致使夹持板紧密贴合并夹持于复合材料筋的外侧，从而保证复合材料筋受拉时的稳定性。

在一个优选的方案中，所述气动夹持机构包括贯通开设于所述直杆底部的连通槽，所述活塞环的内侧开设有连通区间，所述弧形板和所述夹持板的内部均竖直开设有气路，初始状态下两个所述气路沿水平方向错位分布，所述气路上端与所述连通区间相连通，且所述弧形板的底端内部又滑动安装有一个合金件。

通过设置有连通于泵机的气路结构，随着连通槽和连通区间对齐，气压通过气路推动合金件，致使合金件向外发生水平移动，并挤压贴合于复合材料管的内壁，从而形成对复合材料筋的相对固定，进一步的保证复合材料筋受拉时的稳定性。

在一个优选的方案中，每个所述夹持板的内侧均固定有合金垫片，所述合金垫片的数量为若干个并沿竖直方向均匀分布。

通过设置有合金垫片配合夹持板的移动，夹持于复合材料筋的外侧，从而进一步的提高夹持板对复合材料筋的固定能力。

由上可知。本发明提供的利用一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置及方法，与现有技术相比，具有如下改进和优点：

其一：通过设置有由气压推动的活塞环带动弧形板和夹持板发生竖直移动，移动至复合材料筋和复合材料管的夹层间，活塞环移动的同时，会同步推动挤压件，致使同步移动的挤压件推动夹持板，致使夹持板紧密贴合并夹持于复合材料筋的外侧，从而保证复合材料筋受拉时的稳定性，致使复合材料筋和复合材料管能够同步受到拉动，从而保证试验检测数据的精准度，解决了传统拉力检测装置无法对FRP- UHPC组合筋做到内外同步夹持的弊端。

其二：又通过设置有连通于泵机的气路结构，随着连通槽和连通区间对齐，气压通过气路推动合金件，致使合金件向外发生水平移动，并挤压贴合于复合材料管的内壁，从而形成对复合材料筋的相对固定，进一步的保证复合材料筋受拉时的稳定性。

其三：再将传统的FRP- UHPC组合筋设置为上下两部分，利用掺杂高性能混凝土的复合材料管、复合材料筋受力时数据和不掺杂高性能混凝土的复合材料管、复合材料筋受力时数据的比，从而快速得出实验结果，由于两组测量在一根FRP- UHPC组合筋上进行，从而不存在实验参数不同的问题，保证实验数据的精准度，一根FRP- UHPC组合筋即可实现原来两根才能完成的测定，又减小实验的耗材。

附图说明

图1为本发明提出的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置的整体结构示意图。

图2为本发明提出的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置的待测组件结构剖视图。

图3为本发明提出的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置的机台内部结构示意图。

图4为本发明提出的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置的第三快装组件内部结构剖视图。

图5为本发明提出的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置的第三组件结构示意图。

图6为本发明提出的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置的延展机构结构示意图。

图7为本发明提出的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置的夹持板内部结构剖视图。

图8为本发明提出的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置的图7中A处的结构放大图。

图9为本发明提出的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置的挤压件结构示意图。

图10为本发明提出的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置的延展机构工作状态结构剖视图。

图中：1、机台；2、第一快装件；3、第二快装件；4、第三快装件；5、待测组件；501、复合材料管；502、复合材料筋；503、高性能混凝土；504、固定件；6、延展机构；601、直杆；602、活塞环；603、弧形板；604、夹持板；605、泵机；606、连接槽；7、挤压夹持机构；701、斜槽；702、挤压件；703、挤压杆；704、弹簧；705、合金垫片；706、滚珠；8、气动夹持机构；801、连通槽；802、连通区间；803、气路；804、合金件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明公开的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置及方法主要应用于FRP-UHPC组合筋受力检测的场景。

参照图1至图10，一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置，包括机台1，固定于机台1中部的第一快装件2，滑动安装于机台1下方的第二快装件3，以及滑动安装于机台1上方的第三快装件4，第一快装件2位于第二快装件3的上方，第三快装件4位于第一快装件2的上方，第一快装件2、第二快装件3和第三快装件4的内部共同卡合有一根待测组件5；

第三快装件4的内部设置有用于提供夹具的延展机构6；

延展机构6的外侧设置有挤压夹持机构7；

延展机构6的内部设置有气动夹持机构8；

延展机构6延伸至待测组件5的内部，配合挤压夹持机构7的挤压以及气动夹持机构8的气动挤压，对待测组件5内部提供双重夹持力。

在本实施例中：使用者将待测组件5卡合于第一快装件2、第二快装件3和第三快装件4的内部，并闭合机台1，使用者先启动位于第三快装件4内部的延展机构6，致使延展机构6延伸至待测组件5的内部；在延展机构6运行时，挤压夹持机构7同步运行并挤压延展机构6的外侧，致使延展机构6夹持待测组件5；延展机构6运行时，气动夹持机构8同步运行并以气动挤压的方式，将待测组件5进一步夹持，完成对待测组件5的固定后，使用者启动机台1，致使第二快装件3和第三快装件4同步反向移动并拉扯待测组件5，直至待测组件5两端拉升变形，再对比待测组件5两端变形时所需要的拉力，得出测定结果。

在上述方案中，考虑到为了减小传统FRP- UHPC组合筋受力检测时的耗材，同时提高试验数据的精准度，具体操作如下。

参照图1至图2、图10，在一个优选的实施方式中，待测组件5包括卡合于第一快装件2、第二快装件3和第三快装件4外侧的复合材料管501，复合材料管501的内部分布有复合材料筋502，复合材料管501和复合材料筋502的夹层间填充有高性能混凝土503，高性能混凝土503的长度等同于复合材料管501的一半，且复合材料管501的外侧焊接固定有若干个等距分布的固定件504，若干个固定件504分别卡合于第一快装件2、第二快装件3和第三快装件4的内部。

在本实施例中：使用者将待测组件5卡合于第一快装件2、第二快装件3和第三快装件4的内部，并闭合机台1，使用者先启动位于第三快装件4内部的延展机构6，致使延展机构6延伸至复合材料管501和复合材料筋502的夹层间；在延展机构6运行时，挤压夹持机构7同步运行并挤压延展机构6的外侧，致使延展机构6夹持于复合材料筋502的外侧；延展机构6运行时，气动夹持机构8同步运行并以气动挤压的方式，挤压于复合材料管501的内壁并对复合材料筋502的外侧形成相对挤压，完成对待测组件5的固定；其中，使用者在对待测组件5进行安装时，需要将待测组件5中含有高性能混凝土503的一端安装于第二快装件3上。

在上述方案中，考虑到为了保证本设备运行时的完善性，在使用者卡合待测组件5时，延展机构6不会对待测组件5的卡合产生阻碍，具体操作如下。

参照图1、图3至图7、图10，在一个优选的实施方式中，延展机构6包括竖直固定于第三快装件4内部的直杆601，直杆601的外侧滑动套接有活塞环602，活塞环602的底部两侧对称固定有弧形板603，弧形板603的底部又分别滑动连接有一个夹持板604，第三快装件4的外侧固定有泵机605，泵机605贯通连接于第三快装件4的内部。

在本实施例中：使用者将待测组件5卡合于第一快装件2、第二快装件3和第三快装件4的内部，并闭合机台1，使用者先启动位于第三快装件4侧端的泵机605，致使泵机605往第三快装件4的内部通入高压气体，高压气体会推动活塞环602，致使活塞环602沿着直杆601的外侧发生竖直移动，并带动弧形板603和夹持板604发生同步移动从而致使夹持板604延伸至复合材料管501和复合材料筋502的夹层间。

在上述方案中，为了保证夹持板604能够对复合材料筋502进行夹持，具体操作如下。

参照图4至图7、图9至图10，在一个优选的实施方式中，挤压夹持机构7包括对称开设于第三快装件4内部两侧的斜槽701，每个斜槽701的内部均滑动安装有一个挤压件702，活塞环602的两侧对称固定有挤压杆703，移动的挤压杆703挤压贴合于挤压件702的顶部。

在本实施例中：在活塞环602沿着直杆601的外侧发生竖直移动的同时，位于活塞环602两侧的挤压杆703会发生同步移动，从而挤压推动于挤压件702，致使挤压件702沿着斜槽701的内部发生同步移动并挤压夹持板604的外侧，致使夹持板604发生对中聚拢贴合并夹持于复合材料筋502的外侧；当挤压件702失去对夹持板604的挤压力后，失去挤压力限制的夹持板604也会失去和复合材料筋502，由于夹持板604移动距离小，因此，无需对夹持板604提供复位力。

其中，需要补充说明的是：每个挤压件702的顶部侧端和斜槽701的内壁间均连接固定有弹簧704，用于带动挤压件702复位移动；每个夹持板604的内侧均固定有合金垫片705，合金垫片705的数量为若干个并沿竖直方向均匀分布，夹持板604发生水平移动会带动合金垫片705夹持于复合材料筋502的外侧，从而提高夹持板604对复合材料筋502的夹持效率。

进一步，补充说明的是：夹持板604的顶部开设有连接槽606，弧形板603的底部滑动连接于连接槽606的内部，保证夹持板604和弧形板603之间处于连接关系；而挤压件702的内侧转动安装有若干个滚珠706，用于减小挤压件702和夹持板604外侧的摩擦力。

在上述方案中，考虑到为了进一步保证复合材料筋502受拉动时的稳定性，具体操作如下。

参照图5至图8，在一个优选的实施方式中，气动夹持机构8包括贯通开设于直杆601底部的连通槽801，活塞环602的内侧开设有连通区间802，弧形板603和夹持板604的内部均竖直开设有气路803，初始状态下两个气路803沿水平方向错位分布，气路803上端与连通区间802相连通，且弧形板603的底端内部又滑动安装有一个合金件804。

在本实施例中：在夹持板604发生竖直移动后，位于直杆601底部的连通槽801会和活塞环602内侧的连通区间802接通，在挤压件702发生移动并挤压夹持板604的外侧，致使夹持板604发生水平移动并夹持于复合材料筋502外侧的同时，移动后的夹持板604内部的气路803会和弧形板603内部的气路803接通；此时泵机605产生的高压气体会通过贯通连接的连通槽801、连通区间802和气路803推动位于夹持板604底部的合金件804，致使合金件804向外发生水平移动，并挤压于复合材料管501的内壁，同时对复合材料筋502的外侧形成相对挤压，完成对待测组件5的固定。

工作原理：使用者将待测组件5卡合于第一快装件2、第二快装件3和第三快装件4的内部，并闭合机台1，使用者先启动位于第三快装件4侧端的泵机605，致使泵机605往第三快装件4的内部通入高压气体，高压气体会推动活塞环602，致使活塞环602沿着直杆601的外侧发生竖直移动，并带动弧形板603和夹持板604发生同步移动从而致使夹持板604延伸至复合材料管501和复合材料筋502的夹层间；在活塞环602沿着直杆601的外侧发生竖直移动的同时，位于活塞环602两侧的挤压杆703会发生同步移动，从而挤压推动于挤压件702，致使挤压件702沿着斜槽701的内部发生同步移动并挤压夹持板604的外侧，致使夹持板604发生对中聚拢贴合并夹持于复合材料筋502的外侧，在夹持板604发生竖直移动后，位于直杆601底部的连通槽801会和活塞环602内侧的连通区间802接通，在挤压件702发生移动并挤压夹持板604的外侧，致使夹持板604发生水平移动并夹持于复合材料筋502外侧的同时，移动后的夹持板604内部的气路803会和弧形板603内部的气路803接通；此时泵机605产生的高压气体会通过贯通连接的连通槽801、连通区间802和气路803推动位于夹持板604底部的合金件804，致使合金件804向外发生水平移动，并挤压于复合材料管501的内壁，同时对复合材料筋502的外侧形成相对挤压，完成对待测组件5的固定，使用者此时启动机台1，致使第二快装件3和第三快装件4同步反向移动并拉扯复合材料管501、复合材料筋502不含高性能混凝土503的一端和含高性能混凝土503的一端，直至待测组件5两端拉升变形，再对比待测组件5两端变形时所需要的拉力，得出测定结果。

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发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置，包括机台（1），固定于所述机台（1）中部的第一快装件（2），滑动安装于所述机台（1）下方的第二快装件（3），以及滑动安装于所述机台（1）上方的第三快装件（4），所述第一快装件（2）位于所述第二快装件（3）的上方，所述第三快装件（4）位于所述第一快装件（2）的上方，其特征在于，所述第一快装件（2）、所述第二快装件（3）和所述第三快装件（4）的内部共同卡合有一根待测组件（5）；

所述第三快装件（4）的内部设置有用于提供夹具的延展机构（6）；

所述延展机构（6）的外侧设置有挤压夹持机构（7）；

所述延展机构（6）的内部设置有气动夹持机构（8）；

所述延展机构（6）延伸至所述待测组件（5）的内部，配合所述挤压夹持机构（7）的挤压以及所述气动夹持机构（8）的气动挤压，对所述待测组件（5）内部提供双重夹持力。

2.根据权利要求1所述的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置，其特征在于，所述待测组件（5）包括卡合于所述第一快装件（2）、所述第二快装件（3）和所述第三快装件（4）外侧的复合材料管（501），所述复合材料管（501）的内部分布有复合材料筋（502），所述复合材料管（501）和所述复合材料筋（502）的夹层间填充有高性能混凝土（503），所述高性能混凝土（503）的长度等同于所述复合材料管（501）的一半，且所述复合材料管（501）的外侧焊接固定有若干个等距分布的固定件（504），若干个所述固定件（504）分别卡合于所述第一快装件（2）、所述第二快装件（3）和所述第三快装件（4）的内部。

3.根据权利要求1所述的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置，其特征在于，所述延展机构（6）包括竖直固定于所述第三快装件（4）内部的直杆（601），所述直杆（601）的外侧滑动套接有活塞环（602），所述活塞环（602）的底部两侧对称固定有弧形板（603），所述弧形板（603）的底部又分别滑动连接有一个夹持板（604），所述第三快装件（4）的外侧固定有泵机（605），所述泵机（605）贯通连接于所述第三快装件（4）的内部。

4.根据权利要求3所述的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置，其特征在于，所述挤压夹持机构（7）包括对称开设于所述第三快装件（4）内部两侧的斜槽（701），每个所述斜槽（701）的内部均滑动安装有一个挤压件（702），所述活塞环（602）的两侧对称固定有挤压杆（703），移动的所述挤压杆（703）挤压于所述挤压件（702）的顶部。

5.根据权利要求3所述的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置，其特征在于，所述气动夹持机构（8）包括贯通开设于所述直杆（601）底部的连通槽（801），所述活塞环（602）的内侧开设有连通区间（802），所述弧形板（603）和所述夹持板（604）的内部均竖直开设有气路（803），初始状态下两个所述气路（803）沿水平方向错位分布，所述气路（803）上端与所述连通区间（802）相连通，且所述弧形板（603）的底端内部又滑动安装有一个合金件（804）。

6.根据权利要求4所述的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置，其特征在于，每个所述挤压件（702）的顶部侧端和所述斜槽（701）的内壁间均连接固定有弹簧（704）。

7.根据权利要求3所述的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置，其特征在于，每个所述夹持板（604）的内侧均固定有合金垫片（705），所述合金垫片（705）的数量为若干个并沿竖直方向均匀分布。

8.根据权利要求3所述的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置，其特征在于，所述夹持板（604）的顶部开设有连接槽（606），所述弧形板（603）的底部滑动连接于所述连接槽（606）的内部。

9.根据权利要求4所述的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置，其特征在于，所述挤压件（702）的内侧转动安装有若干个滚珠（706）。

10.根据权利要求1所述的一种FRP筋与UHPC结构的受力检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：使用者将所述待测组件（5）卡合于所述第一快装件（2）、所述第二快装件（3）和所述第三快装件（4）的内部，并闭合所述机台（1）；

S2：先启动位于所述第三快装件（4）内部的所述延展机构（6），致使所述延展机构（6）延伸至所述待测组件（5）的内部；

S3：所述延展机构（6）运行时，所述挤压夹持机构（7）同步运行并挤压所述延展机构（6）的外侧，致使所述延展机构（6）夹持所述待测组件（5）；

S4：所述延展机构（6）运行时，所述气动夹持机构（8）同步运行并以气动挤压的方式，将所述待测组件（5）进一步夹持；

S5：完成对所述待测组件（5）的固定后，使用者启动所述机台（1），致使所述第二快装件（3）和所述第三快装件（4）同步反向移动并拉扯所述待测组件（5），直至所述待测组件（5）两端拉升变形，再对比所述待测组件（5）两端变形时所需要的拉力，得出测定结果。