CN221007260U - 一种frp-混凝土界面粘结滑移关系实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种FRP‑混凝土界面粘结滑移关系实验装置，包括FRP板组件，FRP板组件一侧固定混凝土基体表面，另一侧设有扣件，扣件通过螺纹件与混凝土基体连接以对FRP板组件和混凝土基体施加压力，所述扣件采用透明材料制成，所述FRP板组件包括FRP板，FRP板一侧板面与混凝土基体表面固定，另一侧板面设有漆层，漆层覆盖扣件对应的FRP板区域，漆层表面固定有多个标志件，还包括用于采集漆层表面标志件图像的图像采集元件，本实用新型的实验装置能够提高混合粘贴加固混凝土梁设计方法的计算精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及实验装置技术领域，具体涉及一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置。
背景技术
这里的陈述仅提供与本实用新型相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
现存的混凝土桥梁受腐蚀环境和复杂荷载形式影响，其长期服役性能不足，严重影响桥梁的安全性能和服役寿命。针对以上现象，国内外的学者对于桥梁的加固和补强已进行了大量试验研究和计算分析，发现纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，简称FRP)以其轻质高效特点，逐渐被广泛应用于桥梁的加固改造。尽管普通外贴FRP加固增强了结构的承载性能，但FRP易发生过早剥离，FRP的利用率仅发挥了20-30％，得不到充分的利用。对FRP过早剥离的问题，研究人员提出了几种抑制FRP剥离的技术，其中混合粘贴加固方法通过在FRP顶部布置钢扣件，进而施加主动锚固作用增强FRP与混凝土界面的摩擦作用，进而抑制FRP的剥离。迄今为止，研究人员对混合粘贴加固混凝土梁进行了大量研究，其中扣件位置的FRP-混凝土界面的粘结滑移关系获取是形成混合粘贴加固设计方法的重要组成因素。该位置的粘结滑移关系通常的实验装置包括一个混凝土构件，混凝土构件表面粘结FRP板，FRP板表面设有扣件，扣件通过螺纹件与混凝土构件固定以对FRP板施加压力，在扣件两侧的FRP上粘贴应变片以及布置位移计，通过应变和位移的差值来估算扣件位置的应力和滑移，但这种实验装置由于扣件遮挡住与其对应的FRP部分，该部分无法直接测量，只能采用差分加平均的方法获得，测得的粘结滑移关系离散性较大，且FRP剥离后，应变片损坏，无法测得FRP剥离后的残余阶段的滑移，显著降低了混合粘贴加固混凝土梁设计方法的计算精度。
实用新型内容
本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，测得的粘结滑移关系精度高，提高了混合粘贴加固混凝土梁设计方法的计算精度。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型的实施例提供了一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，包括FRP板组件，FRP板组件一侧固定混凝土基体表面，另一侧设有扣件，扣件通过螺纹件与混凝土基体连接以对FRP板组件和混凝土基体施加压力，所述扣件采用透明材料制成，所述FRP板组件包括FRP板，FRP板一侧板面与混凝土基体表面固定，另一侧板面设有漆层，漆层覆盖扣件对应的FRP板区域，漆层表面固定有多个标志件，还包括用于采集漆层表面标志件图像的图像采集元件。
可选的，所述标志件采用纸片，纸片粘结固定在漆层表面。
可选的，所述纸片一侧面与漆层固定，另一侧侧面设有标识层。
可选的，所述漆层包括第一区域以及对称设置在第一区域两侧的第二区域和第三区域，第一区域为扣件与FRP板交叉重叠的区域。
可选的，扣件采用透明亚克力板。
可选的，所述螺纹件采用螺杆和螺母，螺杆一端预埋在混凝土基体内部，螺杆另一端穿过扣件后螺纹连接螺母。
可选的，所述扣件位于FRP板两侧的部分均设置有固定孔，且扣件位于FRP板两侧的固定孔相对于FRP板对称设置，扣件通过固定孔和螺纹件与混凝土基体固定连接。
可选的，所述FRP板与混凝土基体之间设置有粘结层。
可选的，所述标志件与扣件之间设置有润滑层。
可选的，所述图像采集元件采用高速相机。
上述本实用新型的有益效果如下：
1.本实用新型的试验装置，扣件采用透明材料制成，且FPR板表面设置有漆层，漆层表面设有多个标志件，还设置有图像采集元件，图像采集元件能够采集标志件的图像，从而能够根据标志件的变化来得到FRP-混凝土界面粘结滑移关系，由于扣件为透明材料，能够直接获取扣件对应的FRP部分的滑移，得到的数据连续性好，而且无需使用应变片测量，能够得到FRP剥离后的残余阶段的滑移，测点的粘结滑移关系更加精确，提高了混合粘贴加固混凝土梁设计方法的计算精度。
2.本实用新型的试验装置，纸片表面设置有标识层，将纸片与漆层区别开，方便通过图像采集纸片的变化。
3.本实用新型的试验装置，所述标志件与扣件之间设有润滑层，减少了标志件与扣件之间的摩擦力，避免扣件因摩擦力阻碍标志件的移动导致的妨碍实验进行以及标志件表面的磨损。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1是本实用新型实施例1整体结构主视图；
图2是本实用新型实施例1整体结构仰视图；
图3是本实用新型实施例1扣件俯视图；
图4是本实用新型实施例1扣件主视图；
其中，1.混凝土基体，2.FRP板，3.螺杆，4.扣件，5.螺母，6.漆层，7.纸片。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，如图1-图2所示，包括混凝土基体1、FRP板组件、扣件4和螺纹件和图像采集元件，所述FRP板组件的一侧侧面与混凝土基体1表面固定，另一侧侧面设置有扣件4，扣件通过螺纹件与混凝土基体1连接，在螺纹件的作用下扣件能够对FRP板组件施加压力，也通过FRP板组件对混凝土基体1施加压力。
本实施例中，所述混凝土基体1采用混凝土浇筑而成，用于模拟混凝土梁。
所述扣件4采用透明的亚克力板，用于模拟实际工程中的钢扣件，扣件与FRP板组件垂直交叉设置。
如图3-图4所示，亚克力板位于FRP板组件两侧的部分均设置有一个固定孔，两个固定孔相对于FRP板组件对称设置。
所述螺纹件采用与固定孔相匹配的螺杆3，螺杆3一端伸入混凝土基体1中并与混凝土基体1固定连接，螺杆3的另一端通过固定孔穿过亚克力板并且螺纹连接有螺母5。
转动螺母5，螺母5能够沿螺杆3的轴线方向运动，当螺母5压在亚克力板时，能够对亚克力板施加压力，从而通过亚克力板对混凝土基体1施加压力。
由于两个固定孔对称设置，因此FRP板组件两侧的螺杆3和螺母5对称设置，能够施加均匀的压力，防止预压效果不良。
所述FRP板组件包括FRP板2、漆层6和多个标志件，所述FRP板2的一侧板面与混凝土基体1的一侧表面之间设置有粘结层，FRP板2通过粘结层与混凝土基体1固定，粘结层采用现有的粘结胶形成。
所述FRP板2另一侧板面的设定区域设置有漆层6，漆层6表面粘结固定有多个标志件。
具体的，漆层6分为三个区域，分别为第一区域和对称设置在第一区域两侧的第二区域和第三区域，其中第一区域为扣件4与FRP板2交叉重叠的区域。
为了方便取材，降低实验成本，所述标志件采用纸片7制成，多个纸片7粘结固定在漆层6表面。
所述纸片7为圆形纸片或三角形纸片或正方形纸片或长方形纸片，优选的，所述纸片7为圆形纸片。
为了方便对标志件的滑移图像进行捕捉，所述纸片7表面设置有标识层，标识层的颜色与漆层的颜色不同以便于将纸片与漆层区别开。
优选的，所述漆层为白色漆层，所述标识层由黑色涂料涂覆而成。
在另外一种实施方式中，所述漆层6为白色漆层，所述纸片7为黑色纸片。
为了防止扣件4与纸片7之间的摩擦力妨碍纸片7的滑移以及防止纸片7表面受到磨损，所述纸片7与扣件4之间设置有润滑层，所述润滑层采用现有的润滑试剂涂覆在纸片7表面而成。
优选的，所述润滑试剂采用透明的润滑油。
所述图像采集元件采用高速相机，用于采集标志件的图像。
本实施例的实验装置的组装方法为：
步骤1：在混凝土基体1的加固表面进行打孔，将孔道清理干净，防止灰尘对粘结性影响，清理孔道后通过植筋胶将螺杆3植入，养护至强度达到设定要求，对混凝土基体1的加固表面待粘结FRP板的位置区域进行划定，对划定的区域使用电锤进行界面凿毛，将骨料暴露。
步骤2：清理凿毛界面上的灰尘碎石，清理完成后，将FRP板2粘结固定在混凝土基体1的加固表面，待养护完成后，在FRP板2表面设定区域喷涂漆层6，待漆层6凝固后粘结多个纸片7。
步骤3：在纸片7表面涂覆润滑层，然后安装扣件4，将螺杆3穿过扣件4对应的固定孔后，螺纹连接螺母5。
组装完成后即可进行粘结滑移关系实验：
具体方法为：启动高速相机，实时采集漆层6表面的多个纸片7的图像，通过扭矩扳手转动螺母5，扣件4对FRP板2和混凝土基体1施加压力，压力施加过程中，实时采集纸片7的图像，通过获取的图像得到纸片7的位置变化，通过获得的位置变化得到扣件4对应的FRP板部分发生的滑移量，进而结合压力的大小得到FRP板2与混凝土基体1的粘结滑移关系。
采用本实施例的实验装置，由于扣件4为透明材料，能够直接获取扣件4对应的FRP部分的滑移，得到的数据连续性好，而且无需使用应变片测量，能够得到FRP剥离后的残余阶段的滑移，测点的粘结滑移关系更加精确，提高了混合粘贴加固混凝土梁设计方法的计算精度。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，其特征在于，包括FRP板组件，FRP板组件一侧固定混凝土基体表面，另一侧设有扣件，扣件通过螺纹件与混凝土基体连接以对FRP板组件和混凝土基体施加压力，所述扣件采用透明材料制成，所述FRP板组件包括FRP板，FRP板一侧板面与混凝土基体表面固定，另一侧板面设有漆层，漆层覆盖扣件对应的FRP板区域，漆层表面固定有多个标志件，还包括用于采集漆层表面标志件图像的图像采集元件。
2.如权利要求1所述的一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，其特征在于，所述标志件采用纸片，纸片粘结固定在漆层表面。
3.如权利要求2所述的一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，其特征在于，所述纸片一侧面与漆层固定，另一侧侧面设有标识层。
4.如权利要求1所述的一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，其特征在于，所述漆层包括第一区域以及设置在第一区域两侧的第二区域和第三区域，第一区域为扣件与FRP板交叉重叠的区域。
5.如权利要求1所述的一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，其特征在于，所述扣件采用透明亚克力板。
6.如权利要求1所述的一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，其特征在于，所述螺纹件采用螺杆和螺母，螺杆一端预埋在混凝土基体内部，螺杆另一端穿过扣件后螺纹连接螺母。
7.如权利要求1所述的一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，其特征在于，所述扣件位于FRP板两侧的部分均设置有固定孔，且扣件位于FRP板两侧的固定孔相对于FRP板对称设置，扣件通过固定孔和螺纹件与混凝土基体固定连接。
8.如权利要求1所述的一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，其特征在于，所述FRP板与混凝土基体之间设置有粘结层。
9.如权利要求1所述的一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，其特征在于，所述标志件与扣件之间设置有润滑层。
10.如权利要求1所述的一种FRP-混凝土界面粘结滑移关系实验装置，其特征在于，所述图像采集元件采用高速相机。
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