[发明专利]一种纤维增强树脂复合材料杆/板拉-弯耦合加载装置

说明书

本发明公开一种纤维增强树脂复合材料杆/板拉‑弯耦合加载装置，解决当前测试装置不能满足材料性能表征试验需求的问题，包括固定装置与加载装置，固定装置包括两组锚具、两组立板、上、下底座和四组高度调节螺杆，两组锚具分别穿过两组立板上的锚具预留孔并位于两组立板的外侧与其固定连接，FRP杆/板的两端分别与两组锚具固定连接，加载装置包括压力传感器、转接头、反力架、千斤顶和传力杆，压力传感器套接于一端锚具并与其固定连接，压力传感器的受力区紧贴于该侧立板的外壁面，另外一侧锚具通过转接头与传力杆的一端固连，传力杆的另外一端依次穿过反力架的侧板、千斤顶的动作杆并与千斤顶的动作杆固定连接。本装置可提供准确的加载幅值。

技术领域

本发明涉及一种纤维增强树脂复合材料杆/板拉-弯耦合加载装置。

背景技术

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，简称FRP)具有比强度/模量高、耐腐蚀、耐疲劳等优点，现已在土木工程领域受到广泛关注，并已得到了较大规模的推广和应用。FRP与钢材相比，由于其自重轻，耐腐蚀，且长期维护成本远低于后者，在众多土木工程结构中成为钢材理想的替代产品。自上世纪九十年代，我国针对土木工程用FRP制品研发、性能评价以及示范应用开展了大量工作。目前，FRP在土木工程领域应用呈现迅猛的发展态势。通常，土木工程用FRP制品主要包括FRP板、杆、筋、管、网格及型材等。

近年来，国家提出的重大发展战略涉及到海洋工程与川藏铁路工程等重点工程，这些工程的主要特点是服役环境恶劣，后期维养困难，传统工程结构材料(如钢材)面临严重的环境腐蚀、疲劳损伤等问题。FRP杆/板制成FRP索应用于桥梁拉索、混凝土体内/体外预应力索可以大幅提升桥梁结构服役性能与服役寿命。但由于FRP力学性能呈现各向异性的特点，其横向性能远低于纵向性能(纤维方向)。尽管在上述应用场景中，主要利用FRP杆/板的拉伸性能，但在其服役过程中不可避免的会产生横向载荷，由于FRP杆/板服役中已存在较大的预张力，横向荷载与纵向荷载产生的耦合应力可能导致FRP杆/板出现不可预见的损伤甚至脆断。

现有的FRP杆/板力学性能试验装置主要为单一的加载方式，如单向拉伸装置、三点弯曲装置、短梁剪切装置等，这些装置无法满足上述应用场景中拉-弯耦合应力的施加以及服役中的索体位移边界条件。

发明内容

基于以上不足之处，本发明目的是研发一种纤维增强树脂复合材料(FRP)杆/板拉-弯耦合加载装置，能够为FRP杆/板提供拉伸与弯曲耦合荷载，从而研究FRP杆/板拉-弯耦合荷载下的力学性能，解决当前测试装置加载方式单一，不能完全满足工程实际材料性能表征的试验需求，为FRP杆/板力学性能测试提供技术支撑。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种纤维增强树脂复合材料杆/板拉-弯耦合加载装置，包括固定装置与加载装置，

所述的固定装置包括两组锚具、两组立板、上底座、下底座和四组高度调节螺杆，上底座的两侧分别开有两组平行的跨距调节槽，两组立板分别相对平行放置并固定于所述的两组跨距调节槽内，在两组立板的侧壁面相同位置分别开有锚具预留孔，两组锚具的两端分别穿过两组立板上的锚具预留孔并位于两组立板的外侧壁固定连接，FRP杆/板的两端分别与两组锚具固定连接，下底座与上底座通过四组高度调节螺杆互相上、下平行固定连接，下底座的底面与压力机底座固定连接；

所述的加载装置包括压力传感器、转接头、矩形的反力架、千斤顶和传力杆，千斤顶为中空式，压力传感器套接于一侧锚具并与其固定连接，压力传感器的受力区紧贴于该侧立板的外壁面，反力架的一侧与另外一侧立板的外壁面固定连接，另外一侧锚具位于反力架内，另外一侧锚具通过转接头与传力杆的一端固定连接，传力杆的另外一端依次穿过反力架的侧板、千斤顶的动作杆并与千斤顶的动作杆的端部固定连接。

进一步的，本发明还包括两组跨距调节螺杆，两组所述的立板之间固定平行连接有两组跨距调节螺杆，两组跨距调节螺杆与FRP杆/板的轴向平行。