一种FRP箍筋直线段剪拉强度测试装置及测试方法与流程

专利2025-05-15  11


本发明属于建筑材料测试,尤其是涉及一种frp箍筋直线段剪拉强度测试装置及测试方法。


背景技术:

1、近些年来,一种纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,简称frp)筋在建筑、桥梁、地下工程、海洋工程、隧道以及有特殊要求的土木工程中的应用越来越广泛。纤维增强复合材料(fiber-reinforced polymer,frp)筋材具有耐腐蚀、轻质高强、电磁绝缘、可设计性好、疲劳性能好等优异性能。使用frp箍筋替代传统钢筋,可以提升混凝土构件受力性能及耐久性,frp箍筋在处于侵蚀性环境下的建筑中具有良好应用前景。

2、现有技术中,混凝土梁受剪时会产生斜裂缝,因而需要采用箍筋穿过斜裂缝传力以增强混凝土梁的受剪性能。当采用frp箍筋时,frp箍筋的直线段与斜裂缝呈一定角度相交,在二者相交点处同时受到平行于frp箍筋直线段方向的拉力和垂直于frp箍筋直线段方向的剪力,这种同时受到剪力与拉力的受力模式,被称作剪-拉受力。与钢筋所不同的是,frp是一种横向强度远低于纵向强度的各向异性材料,在同时受两个方向力的作用时,其强度有可能降低。目前针对frp筋材提出的力学性能测试,集中在直线状frp筋材受拉强度、受剪强度以及frp箍筋弯曲段受拉强度三方面,尚没有针对frp箍筋直线段剪-拉受力的力学性能测试装置和方法。


技术实现思路

1、为解决上述技术问题,本发明提供一种frp箍筋直线段剪拉强度测试装置及测试方法,实现了对frp箍筋在剪-拉受力状态下力学性能的测试。

2、本发明采用的技术方案是:一种frp箍筋直线段剪拉强度测试装置,包括:

3、混凝土试块;

4、加载装置,连接于所述混凝土试块,用于向所述混凝土试块两端施加纵向荷载;

5、frp箍筋,埋设于所述混凝土试块,所述frp箍筋所在的平面与所述纵向荷载具有设定夹角。

6、进一步地,所述混凝土试块包括悬臂部和测试部,所述悬臂部设于所述测试部纵向的两端,并向所述测试部的两侧凸出;所述加载装置抵顶于所述悬臂部的凸出部位;所述frp箍筋贯穿所述测试部的横向中心。

7、进一步地,所述frp箍筋所在的平面为一竖直平面,所述frp箍筋包括至少两个沿水平方向延伸的直线段。

8、进一步地,还包括诱导钢板,用于诱导裂缝产生的位置;所述诱导钢板埋设于所述测试部,相对设置于所述竖直平面的两侧,并垂直于所述纵向荷载。

9、进一步地,所述直线段的中心、所述诱导钢板均与所述测试部的横向中心对齐。

10、进一步地,还包括钢筋笼,所述钢筋笼埋设于所述混凝土试块内,并相对设置于所述诱导钢板的两侧,围设于所述frp箍筋外侧。

11、进一步地,还包括侧限装置,所述侧限装置包括侧限滚轴、侧限钢板和连接件;所述侧限钢板设于所述测试部两侧;所述侧限滚轴设置于所述侧限钢板与所述测试部之间,沿所述测试部纵向间隔设置;所述连接件连接两个所述侧限钢板。

12、进一步地,还包括辊轮,所述辊轮设置于所述混凝土试块底部,沿所述混凝土试块的纵向间隔设置。

13、进一步地,所述加载装置包括力传感器和千斤顶,所述力传感器设置于所述千斤顶的驱动端。

14、一种frp箍筋直线段剪拉强度测试方法,采用上述任一项所述的frp箍筋直线段剪拉强度测试装置,包括以下步骤:

15、制作混凝土试块模具;

16、制作钢筋笼,将所述钢筋笼放置于所述混凝土试块模具横向中心线的两侧;

17、放置frp箍筋于钢筋笼内侧,使所述frp箍筋所在的平面与所述混凝土试块模具纵向中心线的夹角与预设角度相同;

18、临时固定诱导钢板于所述frp箍筋两侧;

19、浇筑混凝土试块并进行养护,养护完成后拆除所述混凝土模具;

20、放置辊轮于一水平面上,放置所述混凝土试块于所述辊轮上;

21、安装侧限装置于所述混凝土试块的测试部的两侧;

22、安装加载装置于所述混凝土试块的悬臂部,使所述加载装置抵顶所述悬臂部的凸出部位;

23、运行所述加载装置,直至所述frp箍筋断裂。

24、本发明具有的优点和积极效果是:

25、(1)本申请提出的frp箍筋直线段剪拉强度测试装置及测试方法,相对于现有技术中仅进行抗拉强度测试或抗剪强度测试,实现了在测试过程中真实还原frp箍筋在混凝土中的受剪-拉力的状态,因而能够更加准确地测试出frp箍筋同时承受拉力和剪力状态下的强度;

26、(2)整体传力路径合理,试验时通过千斤顶施加荷载,荷载经悬臂部传递至于测试部,进而传递至frp箍筋,钢筋笼埋置在混凝土中能够确保荷载的可靠传递。

27、(3)通过设置诱导钢板,人工施加荷载产生裂缝,指定了裂缝出现的位置,真实模拟了建筑结构混凝土梁斜向裂缝的产生、延伸、变宽的全过程。

28、(4)通过设置侧限装置,限制开裂后混凝土块体发生侧向相对位移,保证裂缝张开变宽的方向垂直于裂缝边缘;

29、(5)frp箍筋与混凝土试块纵向中心线成设定夹角,该夹角的大小与混凝土梁中斜裂缝与水平方向的夹角相同,因此使用本装置进行测试时可模拟不同倾斜角度的混凝土梁斜裂缝,使得测试过程中与真实建筑结构混凝土梁的裂缝开展模式相一致、裂缝与箍筋的相对几何关系一致。

30、(6)装置整体结构简单,受力模式合理,材料和设备均为常见、易获取、易加工的建筑材料,易于制作和使用;整体测试方法简便、易于控制。



技术特征:

1.一种frp箍筋直线段剪拉强度测试装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的frp箍筋直线段剪拉强度测试装置,其特征在于:所述混凝土试块包括悬臂部和测试部,所述悬臂部设于所述测试部纵向的两端,并向所述测试部的两侧凸出;所述加载装置抵顶于所述悬臂部的凸出部位;所述frp箍筋贯穿所述测试部的横向中心。

3.根据权利要求1或2所述的frp箍筋直线段剪拉强度测试装置,其特征在于:所述frp箍筋所在的平面为一竖直平面,所述frp箍筋包括至少两个沿水平方向延伸的直线段。

4.根据权利要求3所述的frp箍筋直线段剪拉强度测试装置,其特征在于:还包括诱导钢板,用于诱导裂缝产生的位置;所述诱导钢板埋设于所述测试部,相对设置于所述竖直平面的两侧,并垂直于所述纵向荷载。

5.根据权利要求4所述的frp箍筋直线段剪拉强度测试装置,其特征在于:所述直线段的中心、所述诱导钢板均与所述测试部的横向中心对齐。

6.根据权利要求4或5所述的frp箍筋直线段剪拉强度测试装置,其特征在于:还包括钢筋笼,所述钢筋笼埋设于所述混凝土试块内,并相对设置于所述诱导钢板的两侧,围设于所述frp箍筋外侧。

7.根据权利要求4或5所述的frp箍筋直线段剪拉强度测试装置,其特征在于:还包括侧限装置,所述侧限装置包括侧限滚轴、侧限钢板和连接件;所述侧限钢板设于所述测试部两侧;所述侧限滚轴设置于所述侧限钢板与所述测试部之间,沿所述测试部纵向间隔设置;所述连接件连接两个所述侧限钢板。

8.根据权利要求1、2、4、或5所述的frp箍筋直线段剪拉强度测试装置,其特征在于:还包括辊轮,所述辊轮设置于所述混凝土试块底部,沿所述混凝土试块的纵向间隔设置。

9.根据权利要求2所述的frp箍筋直线段剪拉强度测试装置,其特征在于:所述加载装置包括力传感器和千斤顶,所述力传感器设置于所述千斤顶的驱动端。

10.一种frp箍筋直线段剪拉强度测试方法,其特征在于:采用如权利要求1-9任一项所述的frp箍筋直线段剪拉强度测试装置,包括以下步骤:


技术总结
本发明提供一种FRP箍筋直线段剪拉强度测试装置及测试方法,该装置包括混凝土试块、加载装置、FRP箍筋、诱导钢板、钢筋笼、侧限装置和辊轮:其中,加载装置连接于混凝土试块,用于向混凝土试块两端施加纵向荷载;FRP箍筋埋设于混凝土试块,FRP箍筋所在的平面与纵向荷载具有设定夹角。本发明的有益效果是实现了在测试过程中真实还原FRP箍筋在混凝土中的受剪‑拉力的状态,而能够更加准确地测试出FRP箍筋同时承受拉力和剪力状态下的强度;整体传力路径合理,真实模拟了建筑结构混凝土梁斜向裂缝的产生、延伸、变宽的全过程;装置整体结构简单,受力模式合理,材料和设备均为常见、易获取、易加工的建筑材料,易于制作和使用;整体测试方法简便、易于控制。

技术研发人员:原野,李旺,郭克石,魏豪,梁增辉,邓青,杨连荣,王肇武
受保护的技术使用者:中建-大成建筑有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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