本發(fā)明涉及一種鋼筋混凝土內(nèi)部粘結(jié)滑移測(cè)試裝置及方法。

背景技術(shù)：

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移是RC結(jié)構(gòu)非線性分析的重要領(lǐng)域，粘結(jié)滑移性能試驗(yàn)是建立鋼筋混凝土粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系的重要方法，目前試驗(yàn)方法主要有拔出試驗(yàn)、梁式試驗(yàn)、中心拉張?jiān)囼?yàn)，但由于無(wú)法準(zhǔn)確得到鋼筋與混凝土界面處的應(yīng)變，使得目前粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系比較粗略?，F(xiàn)有試驗(yàn)通過(guò)實(shí)測(cè)平均粘結(jié)應(yīng)力和自由端滑移量關(guān)系建立本構(gòu)關(guān)系，這種方法得到的平均粘結(jié)應(yīng)力和平均滑移量的關(guān)系，并不代表試件內(nèi)部的粘結(jié)滑移關(guān)系，或是進(jìn)一步通過(guò)鋼筋開(kāi)槽粘貼應(yīng)變片的方法測(cè)得鋼筋應(yīng)力，從而和端部滑移量建立關(guān)系，相對(duì)前者，鋼筋開(kāi)槽粘貼應(yīng)變片的方法對(duì)粘結(jié)應(yīng)力的描述相對(duì)準(zhǔn)確。隨著研究的進(jìn)一步需要，發(fā)展了在鋼筋附近的混凝土中埋應(yīng)變計(jì)和在混凝土表面粘貼應(yīng)變片兩種方法，分別測(cè)得鋼筋和混凝土的應(yīng)變，通過(guò)積分計(jì)算得到與位置有關(guān)的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系，這種兩種試驗(yàn)方法操作困難，不能直接獲得界面混凝土位移，對(duì)鋼筋的整體性具有破壞性，且鋼筋中的應(yīng)變片容易失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種鋼筋混凝土內(nèi)部粘結(jié)滑移測(cè)試裝置及方法，從而為建立鋼筋混凝土粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系提供依據(jù)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種鋼筋混凝土內(nèi)部粘結(jié)滑移測(cè)試裝置，包括液伺服試驗(yàn)機(jī)、與液伺服試驗(yàn)機(jī)配套使用的液壓加載器、固定于地面上的下張拉框架以及套裝于下張拉框架上的上張拉框架；混凝土試件放置于下框架頂板上，張拉鋼筋依次穿過(guò)混凝土試件、下框架頂板和上框架頂板，并且錨固于上框架頂板上。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

所述液壓伺服試驗(yàn)機(jī)上還設(shè)置有用于調(diào)整液壓加載器位置的加載器位置調(diào)整閥，使液壓加載器位于上張拉框架的頂板中央。

所述張拉鋼筋上還設(shè)置有若干挑筋，挑筋焊接在張拉鋼筋上并通過(guò)鋼套管預(yù)留空槽從混凝土試件的表面伸出。

所述張拉鋼筋上還固定有用于測(cè)量相鄰挑筋位移量的位移計(jì)。

所述下張拉框架的下框架頂板上開(kāi)設(shè)上框架穿孔，上張拉框架通過(guò)定向滑筒和上框架穿孔套在下框架內(nèi)。

所述下張拉框架的下框架頂板上還開(kāi)設(shè)有張拉鋼筋穿孔，張拉鋼筋由張拉鋼筋穿孔穿出。

所述下框架頂板與上框架底板之間設(shè)置有用于測(cè)量張拉鋼筋兩端位移量的位移計(jì)。

一種鋼筋混凝土內(nèi)部粘結(jié)滑移測(cè)試方法，包括以下步驟：

1)澆筑試驗(yàn)構(gòu)件，挑筋等間距焊接在張拉鋼筋上，間距為L(zhǎng)₀，鋼筋直徑為d，截面面積為A_s，彈性模量為E，自由端長(zhǎng)度為L(zhǎng)₁，張拉鋼筋總長(zhǎng)為L(zhǎng)＝5×L₀+L₁；

2)組裝張拉框架，并固定在地面上；

3)將混凝土試驗(yàn)試件安裝在張拉框架內(nèi)，并將張拉鋼筋張拉端錨固在上框架底板上；

4)通過(guò)液壓伺服試驗(yàn)機(jī)對(duì)框架和試件進(jìn)行試壓，試壓后安裝位移計(jì)；

5)利用液壓伺服試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行加載，通過(guò)位移計(jì)獲得試件鋼筋從自由端到張拉端側(cè)點(diǎn)處的位移量依次為S₀,S₁,S₂,S₃,S₄,S₅；

6)混凝土兩端面邊界處的粘結(jié)應(yīng)力為零，在距離混凝土自由端表面L₀/4處的名義粘結(jié)應(yīng)力為：

各測(cè)點(diǎn)處的名義粘結(jié)應(yīng)力為：

測(cè)點(diǎn)4處的名義應(yīng)力為：

在距離混凝土張拉端表面L₀/4處的名義粘結(jié)應(yīng)力為：

7)根據(jù)上述各點(diǎn)處的名義粘結(jié)應(yīng)力和實(shí)測(cè)滑移量的關(guān)系得到鋼筋混凝土內(nèi)部各測(cè)點(diǎn)處的s-τ曲線，為建立粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系提供依據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明通過(guò)張拉框架利用液壓伺服試驗(yàn)機(jī)對(duì)鋼筋進(jìn)行張拉，并測(cè)量與張拉鋼筋焊接出來(lái)的挑筋的位移量，其中挑筋在澆筑試件時(shí)通過(guò)鋼套筒預(yù)留較小的空槽，且位移計(jì)固定在混凝土試件表面，所以測(cè)得位移量是鋼筋混凝土界面相對(duì)混凝土外表面的精確值，通過(guò)挑筋位移量推算鋼筋的應(yīng)變，從而根據(jù)平衡關(guān)系推出界面粘結(jié)應(yīng)力的大小，進(jìn)一步得出各測(cè)點(diǎn)處的位移量與粘結(jié)應(yīng)力之間的關(guān)系，相比傳統(tǒng)試驗(yàn)方法，本測(cè)試方法操作快捷，利用混凝土預(yù)留空槽的方法避免了對(duì)鋼筋的開(kāi)槽破壞，減小了對(duì)鋼筋混凝土粘結(jié)滑移性能的影響，可以直接獲得鋼筋與混凝土界面相對(duì)混凝土試件外表面的位移量，且通過(guò)位移量進(jìn)行簡(jiǎn)單推算即可得到界面處的粘結(jié)應(yīng)力，從而更加精確的得到鋼筋混凝土粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系。

【附圖說(shuō)明】

圖1是試驗(yàn)裝置整體示意圖；

圖2是試驗(yàn)試件及位移計(jì)安裝圖；

圖3是張拉框架結(jié)構(gòu)立面圖；

圖4是下框架頂板俯視圖；

圖5是上框架底板俯視圖。

其中：1-液壓伺服試驗(yàn)機(jī)；2-液壓加載器；3-上張拉框架；4-下張拉框架；5-混凝土試件；6-挑筋；7-位移計(jì)；8-張拉鋼筋；9-加載器位置調(diào)整閥；10-混凝土表面定位鋼筋；11-鋼套筒預(yù)留空槽；12-下框架頂板；13-上框架底板；14-定向滑筒；15-上框架穿孔；16-張拉鋼筋穿孔。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

本發(fā)明所涉及的鋼筋混凝土內(nèi)部粘結(jié)滑移測(cè)試裝置由液壓伺服試驗(yàn)機(jī)，張拉框架，位移計(jì)7，試驗(yàn)試件組成；試驗(yàn)試件固定在張拉框架內(nèi)，借助液壓伺服試驗(yàn)機(jī)通過(guò)張拉框架對(duì)鋼筋進(jìn)行張拉，位移計(jì)7固定在混凝土定位鋼筋10上并測(cè)量與張拉鋼筋焊接的挑筋以及張拉鋼筋兩端的位移量。

本發(fā)明通過(guò)測(cè)量鋼筋混凝土界面位移量，推算界面粘結(jié)應(yīng)力，從而為建立鋼筋混凝土粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系提供依據(jù)，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參見(jiàn)圖1至圖5，本發(fā)明鋼筋混凝土內(nèi)部粘結(jié)滑移測(cè)試裝置，包括液壓伺服試驗(yàn)機(jī)1以及配套的液壓加載器2，下張拉框架4固定于地面，上張拉框架3通過(guò)定向滑筒14和上框架穿孔15套在下框架4內(nèi)，混凝土試件5底面置于下框架頂板12上，張拉鋼筋8通過(guò)張拉鋼筋穿孔16錨固在上框架底板13上，挑筋6焊接在張拉鋼筋8上并通過(guò)鋼套管預(yù)留空槽11從混凝土表面伸出來(lái)，通過(guò)加載器位置調(diào)整閥9調(diào)整加載器于框架頂板中央位置，加載期間，通過(guò)測(cè)量張拉鋼筋自由端和張拉端以及挑筋的位移量推算鋼筋混凝土界面處的粘結(jié)應(yīng)力，從而建立鋼筋混凝土粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系。

本發(fā)明的目的在于更加準(zhǔn)確的獲得鋼筋混凝土界面處的位移及粘結(jié)應(yīng)力，從而為建立鋼筋混凝土粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系提供保障，具體測(cè)試方法如下：

1)澆筑圖2中的試驗(yàn)構(gòu)件，挑筋等間距焊接在張拉鋼筋上，間距為L(zhǎng)₀，鋼筋直徑為d，截面面積為A_s，彈性模量為E，自由端長(zhǎng)度為L(zhǎng)₁，張拉鋼筋總長(zhǎng)為L(zhǎng)＝5×L₀+L₁。

2)組裝圖3中的張拉框架，并固定在地面上。

3)將圖2中的試驗(yàn)試件安裝在張拉框架內(nèi)，并將張拉鋼筋張拉端錨固在上框架底板上。

4)通過(guò)液壓伺服試驗(yàn)機(jī)對(duì)框架和試件進(jìn)行試壓，試壓后按照?qǐng)D1和圖2所示的方法安裝位移計(jì)。

5)利用液壓伺服試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行加載，通過(guò)位移計(jì)可以獲得試件鋼筋從自由端到張拉端側(cè)點(diǎn)處的位移量依次為S₀,S₁,S₂,S₃,S₄,S₅。

6)混凝土兩端面邊界處的粘結(jié)應(yīng)力為零，在距離混凝土自由端表面L₀/4處的名義粘結(jié)應(yīng)力為各測(cè)點(diǎn)處的名義粘結(jié)應(yīng)力為測(cè)點(diǎn)4處的名義應(yīng)力為在距離混凝土張拉端表面L₀/4處的名義粘結(jié)應(yīng)力為

7)根據(jù)上述各點(diǎn)處的名義粘結(jié)應(yīng)力和實(shí)測(cè)滑移量的關(guān)系可以得到鋼筋混凝土內(nèi)部各測(cè)點(diǎn)處的s-τ曲線，為建立粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系提供依據(jù)。

以上內(nèi)容僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍之內(nèi)。