CN210108832U - 一种用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置 - Google Patents

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胡良鹏
石丹丹
陈徐东
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Abstract

本实用新型公开了一种用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置,包括试验装置支架、钢臂杠杆、连接组件和狗骨头形混凝土试件;所述试验装置支架为一矩形钢架,包括左侧第一钢板、右侧第二钢板及两块水平钢板;所述狗骨头形混凝土试件水平置于矩形钢架内,试件的左右两端分别粘接第三钢板,第三钢板与球铰固定连接,球铰嵌套在钢制套头的凹槽内;所述钢臂杠杆铰接固定在第一钢板上侧,左端通过连接组件、固定块与左侧的钢制套头连接;右侧的钢制套头通过连接组件与力传感器连接;力传感器通过螺栓固定在第二钢板右侧。本实用新型提供的直接拉伸试验装置,试件截面应力分布均匀,测得的试验数据较准确,解决了直接测量混凝土的实际抗拉强度问题。

Description

一种用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置,属于水工混凝土结构与材料技术领域。
背景技术
混凝土作为一种准脆性材料,抗压强度高,而抗拉强度低。混凝土构件在荷载作用下的失败原因通常是因所受到的拉应力超过其极限抗拉强度,从而导致构件发生严重的开裂以至结构破坏,失去承载力。因此开展对混凝土材料的拉伸力学研究尤为重要。目前普遍采用的混凝土抗拉强度的测量方法有弯曲拉伸试验、劈裂拉伸试验和轴拉试验。其中研究混凝土材料拉伸力学特性最直接的试验方法是通过单轴拉伸试验将拉力直接加到混凝土试件上,即轴拉试验,由此确定的抗拉强度最接近混凝土的真实强度值。
但是测得混凝土试件的实际抗拉强度对试验的要求极高,然后目前的直接轴拉试验测试装置和方法还不够完善,导致通过试验得到的混凝土抗拉强度与真实值存在较大偏差。在实际操作中,由于试件夹持困难、易偏心施荷等原因使得轴拉试验在保证截面拉应力均匀分布以及试验稳定性上存在一定的困难,轴拉试验本身很难设计,也很难实际操作,导致较难有条件做混凝土轴拉强度试验。因此,目前的轴拉试验装置测得的数据不能反映混凝土的真实拉伸性能。为了更好地获取混凝土抗拉强度特性,混凝土轴拉力学特性测试装置及方法仍有待改进。
实用新型内容
目的:为了克服现有技术中存在的不足,本实用新型提供一种用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置。
技术方案:为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案为:
一种用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置,包括试验装置支架、钢臂杠杆、连接组件和狗骨头形混凝土试件;所述试验装置支架为一矩形钢架,包括上下两块平行的水平钢板,以及左右两块平行的竖直钢板;位于左侧的竖直钢板为第一钢板,位于右侧的竖直钢板为第二钢板,所述第一钢板、第二钢板分别与水平钢板焊接固定;所述狗骨头形混凝土试件水平置于试验装置支架内,狗骨头形混凝土试件的左右两端分别通过粘钢胶与第三钢板粘接,第三钢板与球铰固定连接,所述球铰的球形部件嵌套在钢制套头的凹槽内;
所述钢臂杠杆铰接固定在第一钢板上侧,钢臂杠杆的左端通过连接组件、固定块与左侧的钢制套头连接;右侧的钢制套头通过连接组件与力传感器连接;所述力传感器通过螺栓固定在第二钢板右侧;所述狗骨头形混凝土试件中部上下对称安装有两个引伸计;所述力传感器通过数据传输线缆与计算机连接,所述引伸计接入多通道应变仪,并接入数据收集系统。
进一步地,所述固定块与第一钢板下侧焊接连接,焊接连接点位于两块水平钢板之间;固定块左端通过连接组件与钢臂杠杆左端铰接连接,固定块右端通过连接组件与左侧钢制套头铰接连接。
进一步地,所述钢臂杠杆的荷载放大系数为10。
进一步地,所述粘钢胶的抗拉强度大于10MPa。
进一步地,所述连接组件为链条。
进一步地,所述第三钢板的截面直径大于狗骨头形混凝土试件两端截面直径。
进一步地,所述第三钢板与球铰采用螺栓连接,第三钢板上对应设有螺纹孔。
有益效果:本实用新型提供的用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置,在负荷加载过程中球铰能够在钢制套头的凹槽内自由转动,实时调节加载作用,保证拉伸力始终沿着混凝土试件的轴线方向,避免了偏心加载的发生;采用粘钢胶将试件与第三钢板连接,使得拉应力在混凝土横截面上均匀分布;将混凝土试件水平放置加载,消除了混凝土试件自身重量对试验结果的影响;本实用新型在狗骨头形混凝土试件的中部上下两侧对称安装了引伸计,可测得混凝土试件上下表面的应变,通过对比两侧应变大小保证拉伸作用的均匀性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1所示,一种用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置,包括试验装置支架7、钢臂杠杆1、连接组件9和狗骨头形混凝土试件8;所述试验装置支架7为一矩形钢架,包括上下两块平行的水平钢板,以及左右两块平行的竖直钢板,并具有一定的重量,具备稳固作用;位于左侧的竖直钢板为第一钢板71,位于右侧的竖直钢板为第二钢板72,所述第一钢板71、第二钢板72分别与水平钢板焊接固定。
所述狗骨头形混凝土试件8水平置于试验装置支架7内,狗骨头形混凝土试件8的左右两端分别通过粘钢胶10与第三钢板5粘接,保证负荷加载时试件界面受力的均匀性。第三钢板5与球铰2采用螺栓固定连接,第三钢板5上对应设有螺纹孔;所述球铰2的球形部件嵌套在钢制套头3的凹槽内,可自由转动,避免偏心加载。所述粘钢胶10的抗拉强度大于10MPa,远大于混凝土试件的直接拉伸强度。
所述第三钢板5的截面直径大于狗骨头形混凝土试件8两端截面直径。
本实施例中,狗骨头形混凝土试件8的轴向长度为400mm,两端的圆柱状轴向长度为80mm,直径200mm,中间圆柱状轴向长度为80mm,直径120mm。
所述钢臂杠杆1铰接固定在第一钢板71上侧,钢臂杠杆1的左端通过连接组件9、固定块11与左侧的钢制套头3连接,右侧的钢制套头3通过连接组件9与力传感器6连接。所述固定块11与第一钢板71下侧焊接连接,焊接连接点位于两块水平钢板之间,固定块11左端通过连接组件9与钢臂杠杆1左端铰接连接,固定块11右端通过连接组件9与左侧钢制套头3铰接连接。
所述钢臂杠杆1的荷载放大系数为10。
所述连接组件9为链条。
所述力传感器6通过螺栓固定在第二钢板72右侧;所述狗骨头形混凝土试件8中部上下对称设有两个引伸计4。所述力传感器6通过数据传输线缆与计算机连接,所述引伸计4接入多通道应变仪,并接入数据收集系统。
应用本实用新型提供的直接拉伸试验装置进行测试的方法如下:
(一)在试验装置支架右侧固定力传感器,并通过数据传输线缆与计算机连接,接入拉伸实验数据收集系统;将狗骨头形混凝土试件通过粘钢胶与第三钢板紧密结合,第三钢板与球铰通过螺栓连接。在狗骨头形混凝土试件中部上下两侧分别安装引伸计,并将引伸计接入多通道应变仪,然后接入数据收集系统。通过调整连接单元的数量来调节连接组件长度及钢臂杠杆的角度,确保加载的顺利进行。启动试验装置,试验初始数据调零,施加荷载在钢臂杠杆的右端端部,通过连接组件传递拉力作用到混凝土试件上。
(二)对狗骨头形混凝土试件进行预加载,使试件与试验装置各部分接触良好,进入正常工作状态,使荷载与变形关系趋于稳定,检查全部试验装置是否可靠及力传感器是否工作正常。所述预加载的具体操作为:试件及装置安装好后在钢臂杠杆上施加少量载荷,且要求试件对应的应力不超过试件的比例极限,然后卸载至零,检查装置及仪器是否正常工作,待试件形变恢复后再进行后续正式加载试验。
(三)检查完成后,通过恒定的速度施加荷载从而对混凝土试件进行拉伸,记录整个过程中的动态数据,得到加载过程中的应力-应变关系曲线,从而可以得到混凝土试件在直接拉伸下的抗拉强度。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置,其特征在于:包括试验装置支架(7)、钢臂杠杆(1)、连接组件(9)和狗骨头形混凝土试件(8);所述试验装置支架(7)为一矩形钢架,包括上下两块平行的水平钢板,以及左右两块平行的竖直钢板;位于左侧的竖直钢板为第一钢板(71),位于右侧的竖直钢板为第二钢板(72),所述第一钢板(71)、第二钢板(72)分别与水平钢板焊接固定;所述狗骨头形混凝土试件(8)水平置于试验装置支架(7)内,狗骨头形混凝土试件(8)的左右两端分别通过粘钢胶(10)与第三钢板(5)粘接,第三钢板(5)与球铰(2)固定连接,所述球铰(2)的球形部件嵌套在钢制套头(3)的凹槽内;
所述钢臂杠杆(1)铰接固定在第一钢板(71)上侧,钢臂杠杆(1)的左端通过连接组件(9)、固定块(11)与左侧的钢制套头(3)连接;右侧的钢制套头(3)通过连接组件(9)与力传感器(6)连接;所述力传感器(6)通过螺栓固定在第二钢板(72)右侧;所述狗骨头形混凝土试件(8)中部上下对称设有两个引伸计(4);所述力传感器(6)通过数据传输线缆与计算机连接,所述引伸计(4)接入多通道应变仪,并接入数据收集系统。
2.根据权利要求1所述的用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置,其特征在于:所述固定块(11)与第一钢板(71)下侧焊接连接,焊接连接点位于两块水平钢板之间;固定块(11)左端通过连接组件(9)与钢臂杠杆(1)左端铰接连接,固定块(11)右端通过连接组件(9)与左侧钢制套头(3)铰接连接。
3.根据权利要求1所述的用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置,其特征在于:所述钢臂杠杆(1)的荷载放大系数为10。
4.根据权利要求1所述的用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置,其特征在于:所述粘钢胶(10)的抗拉强度大于10MPa。
5.根据权利要求1或2所述的用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置,其特征在于:所述连接组件(9)为链条。
6.根据权利要求1所述的用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置,其特征在于:所述第三钢板(5)的截面直径大于狗骨头形混凝土试件(8)两端截面直径。
7.根据权利要求1所述的用于混凝土试件的新型直接拉伸试验装置,其特征在于:所述第三钢板(5)与球铰(2)采用螺栓连接,第三钢板(5)上对应设有螺纹孔。
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