CN220708900U - Uhpc试件受拉应力-应变全曲线测试夹具和测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及UHPC试件受拉应力‑应变全曲线测试夹具，包括上下两个试件夹持结构；每个试件夹持结构包括两个钢锚板、两个固定垫片、多根螺杆和多个螺母；一个固定垫片固定在一个钢锚板的内侧，固定垫片上设有与试件的头部形状相应的供试件的头部卡入的开槽；钢锚板上设置多个供螺杆安装的螺栓孔，一根螺杆穿过两个钢锚板所对应的螺栓孔，该螺杆两端各旋入一个螺母扭紧，两个螺母压紧两个钢锚板；钢锚板带动两片固定垫片从左右两侧夹紧试件的头部。还涉及UHPC试件受拉应力‑应变全曲线测试装置。本实用新型采用左右开槽的夹持式结构，使试件试验过程中受力应变状态更加协调和平衡，属于混凝土性能测试技术领域。

Description

UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试夹具和测试装置

技术领域

本实用新型涉及混凝土性能测试技术，具体涉及UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试夹具，还涉及UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试装置。

背景技术

随着混凝土性能测试技术和社会经济的发展，超高性能混凝土做为一种先进的水泥基复合材料，通过增加纤维方式使得其具有高强度、耐久性、延展性和韧性的特点，并逐渐开始广泛运用在人行天桥、大跨度箱梁、T梁、桥面板，高强度给排水管和高强桩基中。超高性能混凝土相较于普通混凝土的最大特点之一就是其较高的抗拉力学性能，现阶段针对超高性能混凝土抗拉性能的常用测试方法均为间接测试，一种是采用弯拉强度试验，另一种则采用劈裂试验，但是由于这两种试验方法在测试过程中会造成试件的相对旋转和相对复杂的应力状态(存在剪切和压缩应力)，并且都需要通过反演公式计算，往往过高地估计了超高性能混凝土试件抗拉强度。

超高性能混凝土(UHPC)做为韧性材料，直拉试验能够真实地反映其在工作状态下的抗拉性能。现有技术中也存在超高性能混凝土的直拉试验装置，然而其具有如下缺点：1.夹具没有对试件进行全面包裹，导致两侧平面受力不均衡，影响检测结果。2.试件的夹具仅做固定用途，容易导致试件出现应力集中的情况。3.仅采用一个千斤顶提供拉力，需要采用复杂的拉力结构将千斤顶的力均匀的传送至试件的前后两侧、左右两侧，才可保证试件的均匀受力且拉力足够大。4.仅对试件单面设置应变片。以上，均会影响测试结果的准确度。因此，有必要对测试夹具和测试装置的结构进行优化，从而获取更精准的检测结果。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种使试件受力更为均衡的UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试夹具。

本发明的另一目的是：提供一种检测结果更为准确的UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试夹具，包括上下两个试件夹持结构；每个试件夹持结构包括两个钢锚板、两个固定垫片、多根螺杆和多个螺母；一个固定垫片固定在一个钢锚板的内侧，固定垫片上设有与试件的头部形状相应的供试件的头部卡入的开槽；钢锚板上设置多个供螺杆安装的螺栓孔，一根螺杆穿过两个钢锚板所对应的螺栓孔，该螺杆两端各旋入一个螺母扭紧，两个螺母压紧两个钢锚板；钢锚板带动两片固定垫片从左右两侧夹紧试件的头部。

作为一种优选，钢锚板为矩形，固定垫片的外围为矩形，螺栓孔排列成两竖列，两列螺栓孔位于固定垫片的前后两侧。

作为一种优选，试件为片状，上下对称设置；两片固定垫片的总厚度小于试件的厚度。

作为一种优选，试件为哑铃形，包括从上往下依次设置的一段矩形段、一段喇叭段、条形段、另一段喇叭段、另一段矩形段；开槽将矩形段的整段、喇叭段的整段和条形段的端部容纳在内。

作为一种优选，两个试件夹持结构上下对称设置，每个试件夹持结构均左右对称设置。

UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试装置，包括两组加载设备、四个锚固结构、两个测量结构和测试夹具；两组加载设备位于测试夹具的左右两侧，位于上方的钢锚板与同侧加载设备的上端均通过锚固结构连接，位于下方的钢锚板与同侧加载设备的下端均通过锚固结构连接；试件的左右侧面均设置测量形变的测量结构。

作为一种优选，测试装置以试件为中心左右对称设置。

作为一种优选，加载设备包括从上往下依次设置的垫块、受力传感器、底座、液压千斤顶，液压千斤顶的下端与锚固结构连接，垫块的上端与另一锚固结构连接。

作为一种优选，位于左上角的锚固结构包括钢板和支撑柱，钢板的数量为三片，三片钢板在上、下、左侧与一片钢锚板围成矩形框架结构，支撑柱竖直设置在上下两片钢板之间；位于右上角的锚固结构与位于左上角的锚固结构左右对称设置；位于左下角的锚固结构包括钢板和螺栓，钢板的数量为一片，钢板的右端与钢锚板的左侧下端固定连接，加载设备固定在钢板的上端面，螺栓穿过钢板，螺栓用于将钢板固定在地面上；位于右下角的锚固结构与位于左下角的锚固结构左右对称设置。

作为一种优选，测量结构为应变片，两片应变片对称的设置在试件的左右侧面。

本实用新型具有如下优点：

1.采用左右开槽的夹持式结构，使试件试验过程中受力应变状态更加协调和平衡。

2.采用多组螺杆和螺母配合锁紧的结构，结构稳固，且易于装拆。

3.设计哑铃形的试样，采用包裹试件头部的试件夹持结构，避免了试件端部的应力集中破裂处不在量测范围内。

4.测试装置以试件为中心左右对称设置，采用两个液压千斤顶，在提供足够大拉力的同时，实现试件左右均匀受力，避免产生弯矩，试件整体只受拉伸力，保证测试结果精准，能最大化的体现出超高性能混凝土在真实工作状态下的受拉性能。

5.锚固结构为结构简单的刚性连接结构，保证测试装置稳定可靠。而现有技术需设计复杂的拉力结构，将一个千斤顶的力传输至试件左右侧均受力，难以保证左右侧受力均匀。

6.试件两侧均设置应变片，通过平均数获得试件的变形情况，结果更精准。

7.对于推广超高性能混凝土材料在设计和工程应用有着重要作用。

8.通过调节液压千斤顶的初始伸出量即可适应不同长度的试样检测。

附图说明

图1是测试装置的正立面示意图。

图2是测试装置的立体图。

图3是夹具的局部放大图。

图4是试件的立体图。

试件夹持结构中，1-1为钢锚板，1-2为固定垫片，1-3为螺杆，1-4为螺母。

加载设备中，2-1为液压千斤顶，2-2为底座，2-3为受力传感器，2-4为垫块。

锚固结构中，3-1为钢板，3-2为支撑柱，3-3为螺栓。

4-1为试件，4-2为应变片。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试夹具，包括上下两个试件夹持结构；每个试件夹持结构包括两个钢锚板、两个固定垫片、多根螺杆和多个螺母；一个固定垫片固定在一个钢锚板的内侧，固定垫片上设有与试件的头部形状相应的供试件的头部卡入的开槽；钢锚板上设置多个供螺杆安装的螺栓孔，一根螺杆穿过两个钢锚板所对应的螺栓孔，该螺杆两端各旋入一个螺母扭紧，两个螺母压紧两个钢锚板；钢锚板带动两片固定垫片从左右两侧夹紧试件的头部。螺杆杆径与钢锚板上预留的螺栓孔孔径相匹配，并确保螺杆能自由穿入螺栓孔。螺杆两端通过螺母调节扭紧，为确保两端螺杆丝径完全置于螺母当中，以达到两端锚固板均匀受力，调节扭紧后的螺杆不出现冒头现象。

钢锚板为矩形，固定垫片的外围为矩形，螺栓孔排列成两竖列，两列螺栓孔位于固定垫片的前后两侧。本实施例中，每列含三个螺栓孔。

试件为片状，上下对称设置；两片固定垫片的总厚度小于试件的厚度。

试件为哑铃形，包括从上往下依次设置的一段矩形段、一段喇叭段、条形段、另一段喇叭段、另一段矩形段；开槽将矩形段的整段、喇叭段的整段和条形段的端部容纳在内。采用这种结构后，避免夹持结构设置在哑铃状试件的变截面处，受拉过程中变截面处发生应力集中的端部应力效应，进而引发试件破坏出现在夹持结构夹持的试件端部，导致试验结果不理想。

两个试件夹持结构上下对称设置，每个试件夹持结构均左右对称设置。

UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试装置，包括两组加载设备、四个锚固结构、两个测量结构和测试夹具；两组加载设备位于测试夹具的左右两侧，位于上方的钢锚板与同侧加载设备的上端均通过锚固结构连接，位于下方的钢锚板与同侧加载设备的下端均通过锚固结构连接；试件的左右侧面均设置测量形变的测量结构。

测试装置以试件为中心左右对称设置，加载设备同步运行。

加载设备包括从上往下依次设置的垫块、受力传感器、底座、液压千斤顶，液压千斤顶的下端与锚固结构连接，垫块的上端与另一锚固结构连接。显示仪表与受力传感器相接以显示液压千斤顶的顶升力；受力传感器与电脑相接，实时将试验数据传输至电脑。

位于左上角的锚固结构包括钢板和支撑柱，钢板的数量为三片，三片钢板在上、下、左侧与一片钢锚板围成矩形框架结构，支撑柱竖直设置在上下两片钢板之间；位于右上角的锚固结构与位于左上角的锚固结构左右对称设置；位于左下角的锚固结构包括钢板和螺栓，钢板的数量为一片，钢板的右端与钢锚板的左侧下端固定连接，加载设备固定在钢板的上端面，螺栓穿过钢板，螺栓用于将钢板固定在地面上；位于右下角的锚固结构与位于左下角的锚固结构左右对称设置。

测量结构为应变片，两片应变片对称的设置在试件的左右侧面。应变片，用于量测加载后试件变形情况，为试验提供数据依据。

超高性能混凝土试件受拉应力-应变全曲线测试装置的测试方法如下：

根据试件的长度，调节液压千斤顶的初始位置。

初始状态时，试件夹持结构的螺杆和螺母拆下，从而测试装置左右两侧完全相离。

将试件放入开槽，将试件夹持结构的左右侧对位，旋入螺杆，并旋紧两侧螺母，实现试件的夹紧。在试件上安装两个应变片。将测试装置固定在地面上。

通过两个液压千斤顶的同步顶升，带动上、下两个试件夹持结构相互远离，实现试件拉伸。因试件夹持结构、加载设备、锚固结构均左右对称设置，试件在拉伸过程中保持竖直居中状态，仅单轴受拉伸力，而不受弯矩，获得的试验结果更为准确。

通过受力传感器获取拉应力，通过应变片获取试件应变，由电脑生成受拉应力-应变全曲线。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试夹具，其特征在于：包括上下两个试件夹持结构；每个试件夹持结构包括两个钢锚板、两个固定垫片、多根螺杆和多个螺母；一个固定垫片固定在一个钢锚板的内侧，固定垫片上设有与试件的头部形状相应的供试件的头部卡入的开槽；钢锚板上设置多个供螺杆安装的螺栓孔，一根螺杆穿过两个钢锚板所对应的螺栓孔，该螺杆两端各旋入一个螺母扭紧，两个螺母压紧两个钢锚板；钢锚板带动两片固定垫片从左右两侧夹紧试件的头部。

2.按照权利要求1所述的UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试夹具，其特征在于：钢锚板为矩形，固定垫片的外围为矩形，螺栓孔排列成两竖列，两列螺栓孔位于固定垫片的前后两侧。

3.按照权利要求1所述的UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试夹具，其特征在于：试件为片状，上下对称设置；两片固定垫片的总厚度小于试件的厚度。

4.按照权利要求3所述的UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试夹具，其特征在于：试件为哑铃形，包括从上往下依次设置的一段矩形段、一段喇叭段、条形段、另一段喇叭段、另一段矩形段；开槽将矩形段的整段、喇叭段的整段和条形段的端部容纳在内。

5.按照权利要求1所述的UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试夹具，其特征在于：两个试件夹持结构上下对称设置，每个试件夹持结构均左右对称设置。

6.UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试装置，其特征在于：包括两组加载设备、四个锚固结构、两个测量结构和权利要求1-5中任一项所述的测试夹具；两组加载设备位于测试夹具的左右两侧，位于上方的钢锚板与同侧加载设备的上端均通过锚固结构连接，位于下方的钢锚板与同侧加载设备的下端均通过锚固结构连接；试件的左右侧面均设置测量形变的测量结构。

7.按照权利要求6所述的UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试装置，其特征在于：测试装置以试件为中心左右对称设置。

8.按照权利要求6所述的UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试装置，其特征在于：加载设备包括从上往下依次设置的垫块、受力传感器、底座、液压千斤顶，液压千斤顶的下端与锚固结构连接，垫块的上端与另一锚固结构连接。

9.按照权利要求6所述的UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试装置，其特征在于：位于左上角的锚固结构包括钢板和支撑柱，钢板的数量为三片，三片钢板在上、下、左侧与一片钢锚板围成矩形框架结构，支撑柱竖直设置在上下两片钢板之间；

位于右上角的锚固结构与位于左上角的锚固结构左右对称设置；

位于左下角的锚固结构包括钢板和螺栓，钢板的数量为一片，钢板的右端与钢锚板的左侧下端固定连接，加载设备固定在钢板的上端面，螺栓穿过钢板，螺栓用于将钢板固定在地面上；

位于右下角的锚固结构与位于左下角的锚固结构左右对称设置。

10.按照权利要求6所述的UHPC试件受拉应力-应变全曲线测试装置，其特征在于：测量结构为应变片，两片应变片对称的设置在试件的左右侧面。