[发明专利]基于落锤试验机的动态粘结滑移测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及试验测试设备领域，尤其是一种针对筋材与混凝土拔出粘结滑移的测试装置及方法。

背景技术

钢筋和混凝土这两种性质不同的材料之所以能够共同工作，很重要的一个原因就是这两者之间存在着粘结作用，这种作用使钢筋与混凝土之间能够实现应力传递,从而在钢筋与混凝土中建立起结构承载所必须的工作应力。因此，钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系对研究钢筋混凝土结构有着重要意义。国内外学者就此开展了大量的试验研究，并取得了丰硕的研究成果，但这些研究大多是在静载作用下得到的。而整个结构在地震、冲击、爆炸等作用下，其内部钢筋与混凝土之间的锚固是承受动荷载作用的。而常规力学试验机仅能进行静态加载，即便是电液伺服加载系统，也只能适合进行10^-2/s以下应变率试验。

落锤式冲击试验机是一种简单、可靠、重复性好的加载装置。落锤加载系统由垂直轨道和自由落体的重物及高度测量系统组成。冲击载荷由重锤的自由下落撞击到试样上。可以通过调节不同的落锤下落距离、落锤重量来获得不同的载荷脉冲的波形。落锤试验适用的应变率范围可达10¹/s。

但落锤试验机施加的是撞击荷载，如何将落锤的撞击转化为拉力是现有落锤试验机没有考虑的。对现有落锤试验机进行简单的改造，不仅能够实现常规力学试验机无法完成的要求，还扩展是落锤试验机的功能，节约一笔设备购置费用。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种装置和方法能够基于落锤试验机进行筋材与混凝土的动态粘结滑移试验研究。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于落锤试验机的动态粘结滑移测试装置，包括落锤试验机，其特征在于：包括荷载传递框架、试件固定架、数据采集系统；试件固定架固定试件，位于落锤试验机下方，荷载传递框架用于传递落锤荷载至试件，数据采集系统采集试件动态粘结滑移测试数据。

优选的，荷载传递框架包括下部横梁、上部横梁、竖杆架立而成，下部横梁的翼缘中间开设通孔；上部横梁下方设有限位横梁，限位横梁固定在落锤试验机的机架上。

优选的，数据采集系统包括动态信号测试仪、位移计、拉力传感器，位移计、拉力传感器与动态信号测试仪相连。

优选的，试件固定架包括台座和横梁，横梁位于下部横梁和上部横梁之间，横梁中间位置开设圆孔。

优选的，下部横梁和上部横梁翼缘两端设有安装孔，竖杆穿过安装孔固定连接形成荷载传递框架，上部横梁翼缘两侧开设凹槽，凹槽形状与落锤试验机的轨道适配。

优选的，位移计通过表架置于试件筋材自由端，表架固定于试件混凝土顶部，试件筋材拔出端穿过横梁中间的圆孔，拉力传感器一端与试件筋材拔出端连接，另一端通过螺杆与下部横梁的通孔连接。

优选的，试件筋材拔出端留有外螺纹，通过内外螺纹管与拉力传感器相连，内外螺纹管的内螺纹与试件筋材拔出端适配，外螺纹与拉力传感器适配。

本发明还提供一种基于落锤试验机的动态粘结滑移测试方法，包括以下步骤：

一、安装荷载传递框架：抬高上部横梁使轨道置于凹槽内，上部横梁抬高至限位横梁安装位置上方后，安装限位横梁，限位横梁安装完成后，将上部横梁置于限位横梁上；

二、安装试件：安装试件固定架，试件放置在试件固定架的横梁上，将试件筋材拔出端向下穿过横梁中间位置开设的圆孔；

三、安装拉力传感器：将拉力传感器一端与试件筋材拔出端连接，拉力传感器另一端连接螺杆，螺杆穿过下部横梁的翼缘上的通孔，用螺母固定在下部横梁上；

四、安装竖杆：使竖杆穿过下部横梁和上部横梁的安装孔，抬高上部横梁至限位横梁上方1～2cm，固定上部横梁、下部横梁、竖杆三者相对位置；

五、安装位移计：架立表架，使位移计抵住试件筋材自由端，将位移计和拉力传感器连接至动态信号测试仪，并调整动态信号测试仪准备采集数据；

六、数据采集：升高落锤至指定高度，使落锤落下冲击荷载传递框架的上部横梁，冲击荷载将通过竖杆和下部横梁，经过拉力传感器，拔出试件筋材，该过程中动态信号测试仪记录下拉力传感器数值和位移计数值，对数据进行处理即可得到试件筋材从试件混凝土中拔出过程的粘结滑移关系。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：利用落锤试验机施加撞击荷载，通过荷载传递框架将撞击荷载转为拉力荷载，获得更高应变率条件下的动态粘结滑移测试数据，并且装置简单，可重复使用，操作方便，节约试验成本，降低资源浪费；限位横梁可防止落锤冲击过大，造成荷载传递框架向下砸坏数据采集系统的位移计。