CN209432732U - 钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，属于建筑与土木工程领域。其包括钢筋组件、热收缩管、端头连接件、中部连接件以及底梁连接件。在主筋的长度方向间隔设置应变片，在使用时，通过数据记录仪记录应变数据。采用热收缩管套设于主筋，用于模拟脱粘的过程。在使用时，将底梁连接件固定在MTS加载装置，端头连接件固定于MTS加载装置，MTS加载装置用于驱动端头连接件沿水平方向和竖直方向移动。该钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置能够通过模拟不同热收缩管长度、不同加载条件下的抗震性能研究，研究不同脱粘长度时混凝土结构的承载力、变形能力以及自恢复能力，为抗震结构的优化提供实验支撑。

Description

钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置

技术领域

本实用新型涉及建筑与土木工程领域，具体而言，涉及一种钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置。

背景技术

在工程建筑中，抗震设计是不可或缺的环节，抗震性能对于地震动能量的抵御起着重要作用，如果建筑结构抗震性能不好，将直接影响到建筑物的安全。

目前的建筑物抗震结构主要分为摇摆结构和可更换构件结构。其中，摇摆结构是通过放松结构基础约束，使基础接触面仅有受压能力而无受拉能力，结构在地震作用下发生摇摆，通过摇摆消耗地震动能量。可更换构件结构则在结构构件严重受损后，或者达到一定使用年限后进行更换，维护成本高。以上两种抗震结构均不能在震后利用自身结构进行自我修复，不具备恢复能力。

因此，有必要研究一种新型的抗震结构，使其具备可恢复能力，提高建筑的安全性能。为了便于研究方便，需要设计出一种能够用于模拟该抗震结构的试验装置。

实用新型内容

本实用新型提供了一种钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，旨在用于模拟一种钢筋混凝土主筋脱粘构件，研究不同脱粘长度时混凝土结构的承载力、变形能力以及自恢复能力。

本实用新型是这样实现的：

一种钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，包括钢筋组件、热收缩管、端头连接件、中部连接件以及底梁连接件。

其中，所述钢筋组件包括箍筋和主筋，所述箍筋首尾连接围合形成箍环，所述主筋沿所述箍环的周向均匀设置，所述主筋与所述箍环绑扎且所述主筋设置于所述箍环内，沿所述主筋的长度方向间隔设置有应变片，所述应变片被构造成与数据记录仪电连接；

所述热收缩管套设于所述主筋，所述热收缩管自上而下依次分为端头热收缩管、中部热收缩管以及底梁热收缩管；

所述端头连接件包括第一混凝土体和所述端头热收缩管，所述第一混凝土体浇筑于所述端头热收缩管围合形成的第一浇筑腔体内；

所述中部连接件包括第二混凝土体和所述中部热收缩管，所述第二混凝土体浇筑于所述中部热收缩管围合形成的第二浇筑腔体内；

所述底梁连接件包括第三混凝土体和所述底梁热收缩管，所述第三混凝土体浇筑于所述底梁热收缩管围合形成的第三浇筑腔体内；

所述第一混凝土体和所述第二混凝土体被构造成与MTS加载装置连接，所述MTS加载装置能够驱动所述端头连接件沿水平方向和沿竖直方向移动。

进一步地，在本实用新型的一种实施中：

所述热收缩管为FEP热收缩管。

进一步地，在本实用新型的一种实施中：

所述箍环包括多个，且多个所述箍环沿所述主筋的长度方向均匀设置。

进一步地，在本实用新型的一种实施中：

相邻的所述箍环的间距为60mm。

进一步地，在本实用新型的一种实施中：

所述第二混凝土体的形状为圆柱体。

进一步地，在本实用新型的一种实施中：

所述第二混凝土体的半径为300mm，高径比为1:3。

进一步地，在本实用新型的一种实施中：

所述主筋为8根，所述主筋的直径为20mm。

进一步地，在本实用新型的一种实施中：

所述第一混凝土体、所述第二混凝土体以及所述第三混凝土体均为C40混凝土。

进一步地，在本实用新型的一种实施中：

还包括MTS加载装置，所述MTS加载装置包括MTS竖向作动器、MTS水平作动器以及固定台，所述底梁连接件固定于所述固定台，所述MTS竖向作动器和所述MTS水平作动器均固定于所述端头连接件，所述MTS竖向作动器和所述MTS水平作动器分别用于驱动所述端头连接件沿水平方向和沿竖直方向移动。

进一步地，在本实用新型的一种实施中：

所述主筋的两端分别设置有第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部设置于所述第一混凝土体内，所述第二弯折部设置于所述第三混凝土体内。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，包括钢筋组件、热收缩管、端头连接件、中部连接件以及底梁连接件。在主筋的长度方向间隔设置应变片，在使用时，通过数据记录仪记录应变数据。采用热收缩管套设于主筋，用于模拟脱粘的过程。在使用时，将底梁连接件固定在MTS加载装置，端头连接件固定于MTS加载装置，MTS加载装置用于驱动端头连接件沿水平方向和竖直方向移动。该钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置能够通过模拟不同热收缩管长度、不同加载条件下的抗震性能研究，研究不同脱粘长度时混凝土结构的承载力、变形能力以及自恢复能力，为抗震结构的优化提供实验支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例提供的钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的钢筋组件的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的钢筋组件中的主筋的结构示意图。

图标：10-钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置；100-钢筋组件；110-箍筋；130-主筋；131-第一弯折部；133-第二弯折部；150-箍环；170-应变片；300-热收缩管； 500-端头连接件；510-第一混凝土体；700-中部连接件；710-第二混凝土体；900-底梁连接件；910-第三混凝土体。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系；可以是电性连接，也可以是电气连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

目前的建筑物抗震结构主要分为摇摆结构和可更换构件结构。其中，摇摆结构是通过放松结构基础约束，使基础接触面仅有受压能力而无受拉能力，结构在地震作用下发生摇摆，通过摇摆消耗地震动能量。可更换构件结构则在结构构件严重受损后，或者达到一定使用年限后进行更换，维护成本高。以上两种抗震结构均不能在震后利用自身结构进行自我修复，不具备恢复能力。

为此，本发明人经过长期的研究提出了一种钢筋混凝土自复位结构，通过放松结构约束，使结构在地震作用下首先发生一定程度的弯曲变形，当这种弯曲变形超过一定限值后发生摇摆，再通过预应力使结构回复到原有位置的结构，自复位结构通常是通过预应力钢筋来提供结构的自复位能力，这对构件的施工要求高、计算复杂、延性差，易发生脆性破坏。

为此，本发明提供了一种钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置10，旨在为模拟上述钢筋混凝土自复位结构，进行抗震性能研究。

请参阅图1，本实施例提供一种钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置10，包括钢筋组件100、热收缩管300、端头连接件500、中部连接件700、底梁连接件900。

请参阅图2，钢筋组件100包括箍筋110和主筋130，箍筋110首尾连接围合形成箍环150，主筋130沿箍环150的周向均匀设置，主筋130与箍环150绑扎且主筋130设置于箍环150内，沿主筋130的长度方向间隔设置有应变片170，应变片170被构造成与数据记录仪电连接。箍筋110和主筋130均为钢筋，箍筋110之间通过钢丝连接围合形成箍环150。主筋130与箍环150之间可以通过钢丝绑扎在一起。在使用时，应变片170能够监测主筋130的应变和层间位移角的变化情况。在一种具体的实施方案中，箍环150沿其周向方向也贴附有应变片170。应变片170能够监测箍环150的应变和层间位移角的变化情况，由此，可以研究主筋130和箍环150的应力变化。

在具体设置时，箍环150包括多个，且多个箍环150沿主筋130的长度方向均匀设置。其中，相邻的箍环150的间距为60mm。

具体地，箍筋110可以选择直径为8mm，配筋率1.12%的热轧带肋钢筋。

具体地，主筋130为8根，主筋130的直径为20mm。由于主筋130沿箍环150的周向均匀设置，通过设置在主筋130的应变片170能够得到较全面的应变监测数据，提高结果可靠性。

请参阅图3，在一种具体的实施方案中，主筋130的两端分别设置有第一弯折部131和第二弯折部133，第一弯折部131设置于第一混凝土体510内，第二弯折部133设置于第三混凝土体910内。第一弯折部131、第二弯折部133的设置使得第一混凝土体510、第三混凝土体910与主筋130连接更稳定，能够承受更大的载荷。

热收缩管300套设于主筋130，热收缩管300自上而下依次分为端头热收缩管300、中部热收缩管300以及底梁热收缩管300。在具体设置时，热收缩管300可以为FEP热收缩管，FEP热收缩管的材质柔软，摩擦系数低，能够减少误差，提高结果的准确性。

端头连接件500包括第一混凝土体510和端头热收缩管300，第一混凝土体510浇筑于端头热收缩管300围合形成的第一浇筑腔体内。在具体设置时，第一混凝土体510的长宽高分别为500mm、400mm以及300mm。端头热收缩管300完全位于第一混凝土体510内。

中部连接件700包括第二混凝土体710和中部热收缩管300，第二混凝土体710浇筑于中部热收缩管300围合形成的第二浇筑腔体内。在具体设置时，第二混凝土体710的形状为圆柱体，第二混凝土体710的半径为300mm，高径比为1:3，也就是柱高为900mm。中部热收缩管300完全位于第二混凝土体710内。

底梁连接件900包括第三混凝土体910和底梁热收缩管300，第三混凝土体910浇筑于底梁热收缩管300围合形成的第三浇筑腔体内。底梁热收缩管300完全位于第三混凝土体910内。

在具体设置时，第一混凝土体510、第二混凝土体710以及第三混凝土体910均为C40混凝土。

MTS加载装置是一种常用的岩石力学试验装置，用于研究岩石变形破坏过程的加载装置。

MTS加载装置包括MTS竖向作动器、MTS水平作动器以及固定台，底梁连接件900固定于固定台，MTS竖向作动器和MTS水平作动器均固定于端头连接件500，MTS竖向作动器和MTS水平作动器分别用于驱动端头连接件500沿水平方向和沿竖直方向移动。

在本实施例中，该钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置10，包括钢筋组件100、热收缩管300、端头连接件500、中部连接件700以及底梁连接件900。在主筋130的长度方向间隔设置应变片170，采用热收缩管300套设于主筋130，进行脱粘处理。将底梁连接件900固定在MTS加载装置的固定台，MTS竖向作动器和MTS水平作动器均固定于端头连接件500分别用于驱动端头连接件500沿水平方向和竖直方向移动。

在使用时，通过MTS水平作动器对端头连接件500加载水平荷载并获取应变片170的数值，通过MTS竖向作动器对端头连接件500加载竖向轴向力并获取应变片170数值。该钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置10通过模拟不同热收缩管300长度、不同加载条件下的抗震性能研究，研究不同脱粘长度时混凝土结构的承载力、变形能力以及自恢复能力。

下面结合具体的实例，对该钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置10予以说明。

在实验中，用不同长度的FEP热收缩管模拟不同脱粘长度的构件。通过MTS竖向作动器和MTS水平作动器加载，先进行以力控制的竖向轴向力，至稳定轴压比为0.1，然后对端头连接件500进行以位移控制的水平循环加载，在层间位移角达到2.0%以前每次循环2次，并以0.2mm/s的速度进行加载，以后循环1次，并以0.5mm/s的速度进行加载，直至试验结束，在柱顶位移为零时，竖向轴力作用方向保持不变，当柱顶产生位移时，竖向作动器会随着柱顶位移而产生转动，而此时竖向轴力作用方向也会随之产生转动，形成一个较小的偏角，而这个偏角会随着柱顶水平位移的增加而增加，虽然竖向轴力的大小保持恒定不变，但是随着偏角的形成，也会使竖向作动器在柱顶施加的竖向轴力产生水平分力和竖向分力，在试验后需要对水平力和水平位移重新修正。利用该钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置10可以通过不同长度热收缩管300对于钢筋的包裹及不同加载条件下抗震性能研究，来研究不同脱粘长度时混凝土结构的承载力、变形能力及自恢复能力。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，其特征在于，包括

钢筋组件，所述钢筋组件包括箍筋和主筋，所述箍筋首尾连接围合形成箍环，所述主筋沿所述箍环的周向均匀设置，所述主筋与所述箍环绑扎且所述主筋设置于所述箍环内，沿所述主筋的长度方向间隔设置有应变片，所述应变片被构造成与数据记录仪电连接；

热收缩管，所述热收缩管套设于所述主筋，所述热收缩管自上而下依次分为端头热收缩管、中部热收缩管以及底梁热收缩管；

端头连接件，所述端头连接件包括第一混凝土体和所述端头热收缩管，所述第一混凝土体浇筑于所述端头热收缩管围合形成的第一浇筑腔体内；

中部连接件，所述中部连接件包括第二混凝土体和所述中部热收缩管，所述第二混凝土体浇筑于所述中部热收缩管围合形成的第二浇筑腔体内；

底梁连接件，所述底梁连接件包括第三混凝土体和所述底梁热收缩管，所述第三混凝土体浇筑于所述底梁热收缩管围合形成的第三浇筑腔体内；

所述第一混凝土体和所述第二混凝土体被构造成与MTS加载装置连接，所述MTS加载装置能够驱动所述端头连接件沿水平方向和沿竖直方向移动。

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，其特征在于，所述热收缩管为FEP热收缩管。

3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，其特征在于，所述箍环包括多个，且多个所述箍环沿所述主筋的长度方向均匀设置。

4.根据权利要求3所述的钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，其特征在于，相邻的所述箍环的间距为60mm。

5.根据权利要求1所述的钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，其特征在于，所述第二混凝土体的形状为圆柱体。

6.根据权利要求5所述的钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，其特征在于，所述第二混凝土体的半径为300mm，高径比为1:3。

7.根据权利要求1所述的钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，其特征在于，所述主筋为8根，所述主筋的直径为20mm。

8.根据权利要求1所述的钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，其特征在于，所述第一混凝土体、所述第二混凝土体以及所述第三混凝土体均为C40混凝土。

9.根据权利要求1所述的钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，其特征在于，还包括MTS加载装置，所述MTS加载装置包括MTS竖向作动器、MTS水平作动器以及固定台，所述底梁连接件固定于所述固定台，所述MTS竖向作动器和所述MTS水平作动器均固定于所述端头连接件，所述MTS竖向作动器和所述MTS水平作动器分别用于驱动所述端头连接件沿水平方向和沿竖直方向移动。

10.根据权利要求1所述的钢筋混凝土主筋脱粘模拟试验装置，其特征在于，所述主筋的两端分别设置有第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部设置于所述第一混凝土体内，所述第二弯折部设置于所述第三混凝土体内。