專利名稱：埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置及混凝土試件加固方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種混凝土極限拉伸試驗時對試件進行夾持和拉伸的埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置和混凝土試劑的加固方法。
背景技術：
近些年來，隨著高拱壩等薄殼結(jié)構(gòu)建筑物的出現(xiàn)，混凝土的拉伸行為越來越被人們重視起來，目前可通過諸如三點彎曲梁法、劈拉法、緊湊拉伸法等間接方法得到混凝土的拉伸和斷裂性能，但毫無疑問，混凝土軸心抗拉試驗是用直接拉伸混凝土試件的方法測得極限抗拉強度以及拉伸變形能力的，因此也是測定混凝土的拉伸全過程曲線最直接、最客觀、最完整的方法，所測得的應力、應變值對應關系明確，能準確測量混凝土的本構(gòu)行為。實踐證明，混凝土軸心抗拉試驗中不可避免地存在荷載的偏心，偏心問題對直接拉伸試驗影響較大，另外，由于受試驗裝置、測試技術、試件形式等的影響，試驗結(jié)果往往具有局限性， 且離散性很大。我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范把軸向抗拉強度作為設計指標，軸心抗拉試驗要求荷載準確對中，混凝土拉伸試件在測試端上應力均勻分布，且試件在指定的區(qū)域內(nèi)斷裂?；炷猎嚰b卡在試驗機上下夾頭中，目前主要采用的試件傳力方式主要有外夾式、粘貼式以及埋入式三種基本類型，研究表明，外夾式試件雖然能夠得到較好的軸心拉伸荷載，但是由于在夾持處容易產(chǎn)生應力集中，斷裂易發(fā)生在試件的夾持部位，且很難保證斷裂處的應力分布均勻；粘貼式是在混凝土試件的端部各粘貼一塊一定厚度的鋼板，然后沿中心軸線施加荷載，這種方式相對于夾持式來說易于保證軸心受拉，而且應力分布不均的現(xiàn)象要好一些，但是這種方式對粘結(jié)劑要求較高，尤其對于具有較高抗拉極限荷載的超高強混凝土來說，易在混凝土與鋼板連接處斷裂；對于埋入式試件，試驗機與試件之間使用部分埋置在試件內(nèi)部的螺紋桿作為傳力構(gòu)件，然后沿中心軸線施加荷載，這種方式也能保證軸心受拉， 而且應力分布也較為均勻，但是也存在一些問題，如這種埋入式方法需保證埋件與混凝土試件間不能出現(xiàn)粘結(jié)滑移現(xiàn)象，基于此埋件在混凝土試件中需有一定的埋入深度，混凝土試件容易在埋件在混凝土的端部位置斷裂等等?；谝陨涎芯?，不同的研究學者采用的直接拉伸試驗裝置不盡相同，各自有優(yōu)缺點，因此開發(fā)成套的拉伸試驗裝置及方法，解決目前混凝土拉伸存在較大離散型的問題，獲得完整的基于軸心的拉伸應力-應變?nèi)€，具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上技術上存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置及加固件，利用此裝置可以向試件傳遞應力，實施穩(wěn)定的混凝土拉伸試驗操作。此裝置可以克服現(xiàn)有傳力方式存在的缺陷，達到試件軸心受拉，試件在測試端的應力分布較為均勻，提高測試精度，操作簡便、快捷的目的。本發(fā)明是所述埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置包括萬向節(jié)和埋入式螺紋桿，萬向節(jié)包括夾持軸和套筒，夾持軸的底部伸入套筒內(nèi)、呈倒扣的碗狀，套筒內(nèi)腔的頂部形狀與夾持軸的底部形狀相配合，埋入式螺紋桿的頂部可拆卸地伸入套筒內(nèi)，其下部用于預埋在混凝土中。為了便于萬向節(jié)與埋入式螺紋桿的連接，上述萬向節(jié)還包括連接軸，該連接軸的頂部可拆卸地伸入套筒內(nèi)內(nèi)，埋入式螺紋桿的頂部可拆卸地伸入連接軸的內(nèi)腔中。為了增強埋入式螺紋桿對混凝土試件的抓持力，使埋入式螺紋桿與混凝土試件之間沒有滑移現(xiàn)象，埋入式螺紋桿的下部設有至少一層沿桿身徑向均勻分布的“L”型加強件， 設置“L”型加強件(8)后的埋入式螺紋桿的整體寬度通常不大于混凝土試件截面尺寸的 2/3。上述萬向節(jié)的夾持軸底部與套筒之間填充黃油潤滑，使夾持軸可以在允許范圍內(nèi)任意轉(zhuǎn)向。本發(fā)明埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置可以對埋設有埋入式螺紋桿的混凝土試件的軸心抗拉試驗進行測量，通過試驗機的加載，傳力到萬向節(jié)處，萬向節(jié)通過自由改變方向，保證試件處于軸心拉伸方向，避免偏心受力，然后通過埋入式螺紋桿直接傳力到混凝土試件，為了防止混凝土試件在埋入式螺紋桿與混凝土連接處發(fā)生斷裂，進而采用加固件對混凝土易斷裂部位進行加固，保證混凝土在加固處中間薄弱區(qū)域斷裂，可以有效避免混凝土試件端部斷裂的現(xiàn)象，從而獲得混凝土拉伸應力-應變?nèi)€。本發(fā)明操作簡單、快捷， 并且提高了試驗的精度。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是萬向節(jié)中夾持軸的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是萬向節(jié)中管狀套筒與連接軸的示意圖。圖4是埋入式螺紋桿的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是使用本發(fā)明試驗裝置測試出的混凝土左側(cè)面的拉伸應力-應變?nèi)€。圖6是使用本發(fā)明試驗裝置測試出的混凝土右側(cè)面的拉伸應力-應變?nèi)€。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。如圖1至圖4所示，本發(fā)明包括萬向節(jié)1和埋入式螺紋桿2，萬向節(jié)1包括夾持軸 4、連接軸6和管狀套筒5，夾持軸4為020mmX160mm鋼質(zhì)材質(zhì)，其底部伸入套筒5內(nèi)、呈倒扣的碗狀，套筒5內(nèi)腔的頂部形狀與夾持軸4的底部形狀相配合，夾持軸4底部與管狀套筒 5之間填充黃油潤滑，使夾持軸可以在允許范圍內(nèi)任意轉(zhuǎn)向。連接軸為Φ 50mmX 50mm螺紋鋼，內(nèi)有Φ 20mm的貫穿螺紋，與管狀套筒5另一端通過螺紋連接。埋入式螺紋桿2為Φ25πιπιΧ 150mm的螺紋鋼材質(zhì)，其頂部通過螺紋連接的方式可拆卸地伸入連接軸6的內(nèi)腔中，埋入式螺紋桿2下部焊接有兩層沿桿身徑向均勻分布的
4Φ5mmX80mm “L”型鋼質(zhì)加強件8，，另一端為Φ20mmX 35mm的螺紋。每層的“L”型加強件 8的數(shù)量相同，設置有“L”型加強件8的埋入式螺紋桿2的整體寬度不大于混凝土試件截面尺寸的2/3。本發(fā)明所述加固方式所使用的加固件由碳纖維布10和鋼質(zhì)加固板11組成，碳纖維布 10 寬為 100mm，長約 800mnTl000mm，加固板 11 為 IOOmmX IOOmmX 5mm
首先成型混凝土試件，尺寸為IOOmmX IOOmmX 515mm，將埋入式螺紋桿2在混凝土試劑 9成型時預埋在混凝土端部，預埋深度為115mm左右，外面留3(T35mm螺紋，養(yǎng)護至規(guī)定齡期前Id取出晾干，在混凝土試件靠近兩端約6(T70mm位置分別涂刷環(huán)氧樹脂，然后用碳纖維布進行纏繞兩圈至兩圈半，然后在混凝土的兩個側(cè)面的碳纖維布上涂刷環(huán)氧樹脂，進行鋼板的粘貼，于是混凝土鋼板中間的位置約為150mm，此為混凝土最易斷裂區(qū)域。放置Id后至規(guī)定齡期，首先在混凝土端部的螺紋桿上連接萬向節(jié)2 ；將混凝土及萬向節(jié)2放置于試驗機夾具，通過夾具將萬向節(jié)夾持??；在混凝土兩個側(cè)面各放置引伸計，
測距為150mm，最后進行軸心拉伸試驗。圖5為利用該試驗裝置測的混凝土左側(cè)面的拉伸應力-應變?nèi)€，圖6為利用該試驗裝置測的混凝土右側(cè)面的拉伸應力-應變?nèi)€。從圖中可以看出，試件兩側(cè)引伸計的規(guī)律相同，幾乎沒有偏心現(xiàn)象，能保證混凝土處于軸心受拉狀態(tài)。
權利要求
1.一種埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置，其特征在于包括萬向節(jié)(1)和埋入式螺紋桿 (2)，萬向節(jié)(1)包括夾持軸(3)和套筒(4)，夾持軸(3)的底部伸入套筒(5)內(nèi)、呈倒扣的碗狀，套筒(4)內(nèi)腔的頂部形狀與夾持軸(3)的底部形狀相配合，埋入式螺紋桿(2)的頂部可拆卸地伸入套筒(4)內(nèi)，其下部用于預埋在混凝土(7)中。
2.如權利要求1所述的埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置，其特征在于萬向節(jié)(1)還包括連接軸(5)，該連接軸(5)的頂部可拆卸地伸入套筒內(nèi)(4)內(nèi)，埋入式螺紋桿(2)的頂部可拆卸地伸入連接軸(5)的內(nèi)腔中。
3.如權利要求1或2所述的埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置，其特征在于埋入式螺紋桿(2)下部設有至少一層沿桿身徑向均勻分布的“L”型加強件(6)。
4.如權利要求3所述的埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置，其特征在于埋入式螺紋桿 (2)下部設置“L”型加強件(6)有兩層，每層的“L”型加強件(6)的數(shù)量相同。
5.如權利要求3所述埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置，其特征在于的設置有“L”型加強件(6)的埋入式螺紋桿(2)的整體寬度不大于混凝土試件截面尺寸的2/3。
6.如權利要求1所述的埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置，其特征在于夾持軸底部與管狀套筒之間填充黃油潤滑，使夾持軸可以在允許范圍內(nèi)任意轉(zhuǎn)向。
7.采用權利要求1至6所述埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置進行混凝土極限拉伸試驗時的加固方法，其特征在于先碳纖維布(8)纏繞在混凝土試件上，纏繞位置位于埋入式螺紋桿下部與混凝土試件的連接區(qū)域，再將至少兩個加固板(9)通過環(huán)氧樹脂粘在混凝土試件上碳纖維布的外部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種埋入式混凝土極限拉伸試驗裝置及混凝土試件的加固方法。所述裝置包括萬向節(jié)(1)和埋入式螺紋桿(2)，萬向節(jié)(1)包括夾持軸(4)和套筒(5)，夾持軸(4)的底部伸入套筒(5)內(nèi)、呈倒扣的碗狀，套筒(5)內(nèi)腔的頂部形狀與夾持軸(4)的底部形狀相配合，埋入式螺紋桿(2)的頂部可拆卸地伸入套筒(5)內(nèi)，其下部用于預埋在混凝土中。本發(fā)明所提供的拉伸試驗裝置可以保證試件軸心受拉，而且通過加固件可以有效避免混凝土試件端部斷裂的現(xiàn)象。本發(fā)明操作簡單、快捷，并且提高了試驗的精度。
文檔編號G01N3/02GK102507317SQ201110321649
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權日2011年10月21日
發(fā)明者劉加平, 劉建忠, 周華新, 崔鞏, 張倩倩, 李長風 申請人:江蘇博特新材料有限公司, 江蘇省建筑科學研究院有限公司, 江蘇蘇博特新材料股份有限公司