一種沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法，本發(fā)明將質(zhì)量塊自由落體作用在沖擊靶上的動(dòng)態(tài)沖擊壓力轉(zhuǎn)換成作用在鋼筋混凝土中鋼筋上的動(dòng)態(tài)拉拔力和施加在試件側(cè)壁上的動(dòng)態(tài)主動(dòng)圍壓力，利用杠桿原理將沖擊動(dòng)態(tài)荷載施加到試件側(cè)面上，同時(shí)對(duì)鋼筋施加動(dòng)態(tài)拉拔力，研究在這種沖擊圍壓與動(dòng)態(tài)拉拔力同時(shí)作用下，鋼筋混凝土錨固粘結(jié)應(yīng)力的分布，可與在被動(dòng)圍壓下和恒定主動(dòng)圍壓下的鋼筋混凝土錨固粘結(jié)應(yīng)力分布做對(duì)比分析；并且通過(guò)調(diào)整鋼絲繩在杠桿平行臂上的位置可以改變圍壓的加載率，從而可研究在不同圍壓加載率下的錨固粘結(jié)應(yīng)力分布和試件的失效形式。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法，具體涉及在沖擊主動(dòng)圍壓和動(dòng)態(tài)拉拔力同時(shí)作用下，鋼筋混凝土錨固粘結(jié)應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋與混凝土的粘結(jié)是鋼筋與外圍混凝土之間一種復(fù)雜的相互作用，是兩種材料所組成的復(fù)合構(gòu)件得以工作的前提，一般將鋼筋混凝土受力后沿鋼筋和混凝土接觸面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力定義為粘結(jié)應(yīng)力。根據(jù)粘結(jié)應(yīng)力分布特點(diǎn)，一般可將其分為錨固粘結(jié)應(yīng)力和裂縫間隙粘結(jié)應(yīng)力。1990年徐有鄰的論文“變形鋼筋一混凝土粘結(jié)錨固性能試驗(yàn)研究”、2001年趙羽習(xí)的論文“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)粘結(jié)性能和耐久性的研究”研究的是準(zhǔn)靜態(tài)加載作用下的鋼筋混凝土錨固粘結(jié)性能，且后者考慮了生銹鋼筋對(duì)粘結(jié)性能的影響；2004年鄭曉燕的論文“銹蝕鋼筋與混凝土動(dòng)態(tài)粘結(jié)性能研究”研究的是循環(huán)三角形脈沖(模擬地震荷載)加載作用下的鋼筋混凝土錨固粘結(jié)性能；對(duì)于很多的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在爆炸載荷或彈體沖擊載荷作用下，鋼筋混凝土粘結(jié)失效前，混凝土的應(yīng)力狀態(tài)由于強(qiáng)沖擊荷載作用都發(fā)生了很大地改變。事實(shí)上，很多鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞都是受到突然地強(qiáng)沖擊載荷作用，要對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，鋼筋混凝土在不同應(yīng)力狀態(tài)下的的動(dòng)態(tài)粘結(jié)應(yīng)力分布的研究就顯得尤為的重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置，研究沖擊主動(dòng)圍壓作用下鋼筋混凝土的錨固粘結(jié)應(yīng)力分布，本發(fā)明應(yīng)用落錘得到動(dòng)態(tài)沖擊荷載，并將其轉(zhuǎn)化為拉拔鋼筋的動(dòng)態(tài)力和施加在試件上的動(dòng)態(tài)主動(dòng)圍壓力，通過(guò)調(diào)整第二鋼絲繩的連接位置來(lái)改變兩種力的分配關(guān)系，研究在不同圍壓和不同拉拔力下鋼筋混凝土的錨固粘結(jié)應(yīng)力分布。
[0004]本發(fā)明提供了一種沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置，包括落錘、試件、測(cè)量裝置、沖擊傳力裝置、圍壓裝置，其特征在于:所述落錘為沖擊質(zhì)量塊，沿豎直軌道做自由落體運(yùn)動(dòng)；所述試件為圓柱體結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土試件，試件中心為鋼筋；所述測(cè)量裝置包括力傳感器、金屬應(yīng)變片傳感器和油壓傳感器，所述試件中心的鋼筋內(nèi)貼有金屬應(yīng)變片傳感器；所述沖擊傳力裝置包括沖擊靶、導(dǎo)軌、鋼絲繩、杠桿裝置，落錘施加動(dòng)態(tài)載荷在沖擊靶上，沖擊靶在豎直導(dǎo)軌上運(yùn)行，導(dǎo)軌固定在底座上，定滑輪固定在基座上，基座包括兩塊豎板，兩塊豎板之間連接一塊橫梁；所述杠桿裝置包括杠桿臂、軸芯，第一鋼絲繩一端連接沖擊靶，另一端繞過(guò)定滑輪依次連接動(dòng)滑輪、力傳感器和連接板，連接板上設(shè)有孔，連接板另一端與鋼筋相連接，第一鋼絲繩和連接板之間設(shè)有第一調(diào)節(jié)螺栓，使加載初始狀態(tài)時(shí)動(dòng)滑輪與第二鋼絲繩相切，第二鋼絲繩連接杠桿臂，在第二鋼絲繩的一端設(shè)有第二調(diào)節(jié)螺栓，用于施加圍壓預(yù)應(yīng)力，軸芯為兩個(gè)杠桿臂的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，軸芯焊接在基座的橫梁上，連接板套在軸芯上和杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心的圓盤(pán)上，杠桿的另一端與圍壓活塞之間設(shè)有鋼球；所述圍壓裝置為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，圍壓裝置包括油壓腔室和內(nèi)腔室，油壓腔室的外壁為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔室位于油壓腔室的中心位置，內(nèi)腔室為圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔室設(shè)有乳膠套固定環(huán)板，內(nèi)腔室左端面板的中心部位設(shè)有孔，孔的中心線與內(nèi)腔室的軸線一致，油壓腔室頂部設(shè)有進(jìn)油口和排氣口，排氣口蓋上安裝有油壓傳感器，油壓腔室兩側(cè)面設(shè)有圍壓活塞；內(nèi)腔室設(shè)有試件，試件外側(cè)設(shè)有乳膠套，乳膠套的中間部分與試件接觸，兩端套在乳膠套固定環(huán)板上，在乳膠套固定環(huán)板外側(cè)設(shè)有緊固套環(huán)，乳膠套兩端通過(guò)套環(huán)緊固在環(huán)板上。
[0005]上述實(shí)驗(yàn)裝置中，所述沖擊靶與導(dǎo)軌為活塞式接觸，導(dǎo)軌為內(nèi)部空心的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，鋼絲繩固定在距離沖擊靶頂端的三分之一處，沖擊靶上設(shè)有連接塊，鋼絲繩穿過(guò)連接塊上的孔與沖擊靶連接，沖擊靶運(yùn)行高度范圍為0-5cm，沖擊靶在導(dǎo)軌上運(yùn)行方向與落錘導(dǎo)軌相平行，導(dǎo)軌與沖擊靶連接塊接觸的一端設(shè)有槽。
[0006]上述實(shí)驗(yàn)裝置中，所述圍壓裝置由箱體和箱蓋組成，箱體為上下開(kāi)合式，箱蓋通過(guò)螺栓固定在箱體上，箱體固定在基座上；箱體與箱蓋連接處設(shè)有一圈橡膠圈。
[0007]上述實(shí)驗(yàn)裝置中，所述連接板套在杠桿中心的圓盤(pán)和軸芯上，并可在其上活動(dòng)，連接板一端連接第一鋼絲繩，另一端與鋼筋相連，連接板將沖擊拉拔力傳遞到鋼筋上，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋混凝土錨固鋼筋的沖擊拉拔。
[0008]上述實(shí)驗(yàn)裝置中，所述力傳感器為高精度力傳感器，金屬應(yīng)變片傳感器和油壓傳感器與高性能的示波器連接。
[0009]上述實(shí)驗(yàn)裝置中，所述動(dòng)滑輪兩端與第一鋼絲繩相連，滑輪內(nèi)槽與第二鋼絲繩接觸，動(dòng)滑輪將沖擊祀產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)沖擊力分解為拉拔鋼筋的力和施加圍壓的力。
[0010]上述實(shí)驗(yàn)裝置中，所述第二鋼絲繩連接在杠桿的杠桿臂上，通過(guò)調(diào)節(jié)第二鋼絲繩沿杠桿臂上的位置，從而控制沖擊圍壓力的大小，第二鋼絲繩越靠近杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸心時(shí)圍壓加載率越大。
[0011]上述實(shí)驗(yàn)裝置中，所述杠桿臂通過(guò)第二鋼絲繩拉動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿的另一端將動(dòng)態(tài)力傳遞到圍壓活塞上。
[0012]本發(fā)明提供了一種沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟:
(1)將試件固定在內(nèi)腔室，連接鋼筋與連接板，油壓腔室內(nèi)注滿油后通過(guò)第二調(diào)節(jié)螺栓施加、并記錄預(yù)應(yīng)力；
(2)沖擊質(zhì)量塊以一定高度自由落體沖擊在沖擊靶上，鋼絲繩把沖擊靶上的動(dòng)態(tài)壓力荷載轉(zhuǎn)換成作用到鋼筋上的動(dòng)態(tài)拉伸荷載和作用在試件表面上的沖擊主動(dòng)圍壓力，通過(guò)力傳感器、油壓傳感器和金屬應(yīng)變片傳感器分別測(cè)量拉拔鋼筋的力、混凝土試件表面施加的壓強(qiáng)大小和鋼筋的應(yīng)變，從而得到在沖擊主動(dòng)圍壓下動(dòng)態(tài)拉拔鋼筋時(shí)沿錨固長(zhǎng)度的動(dòng)態(tài)應(yīng)力分布情況；
(3)調(diào)節(jié)質(zhì)量塊釋放高度，重復(fù)上述步驟，可研究加載率對(duì)鋼筋混凝土動(dòng)態(tài)粘結(jié)應(yīng)力分布的影響。
[0013]更進(jìn)一步地，所述實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟:
a、打開(kāi)圍壓裝置箱蓋，將試件從箱體右端放入內(nèi)腔室，試件前端的鋼筋穿過(guò)箱體前端板上的圓孔，試件的左端面緊靠在箱體的內(nèi)壁上；
b、將乳膠套展開(kāi)固定在混凝土試件上，兩端套在乳膠套固定環(huán)板上，并用緊固套環(huán)將乳膠套固定在乳膠套固定環(huán)板上；
C、用螺栓將箱蓋固定在箱體上，用于密封的橡膠圈墊在箱體和箱蓋的接觸面上；
d、連接鋼筋端部和連接板；
e、打開(kāi)排氣口，通過(guò)進(jìn)油口向油壓腔室注油，待油注滿后蓋上排氣口蓋和進(jìn)油口蓋。
[0014]f、檢查力傳感器、金屬應(yīng)變片傳感器和油壓傳感器與對(duì)應(yīng)示波器連接是否正常；
g、根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，調(diào)節(jié)第二鋼絲繩沿杠桿臂上的位置，調(diào)節(jié)第二調(diào)節(jié)螺栓，施加圍壓預(yù)應(yīng)力，并記錄下初始預(yù)應(yīng)力值；同時(shí)調(diào)整第一調(diào)節(jié)螺栓，使得第一鋼絲繩緊繃時(shí)第二鋼絲繩與定滑輪相切；
h、提升落錘至指定高度，釋放，記錄數(shù)據(jù):力傳感器測(cè)得落錘沖擊拉拔鋼筋力；調(diào)節(jié)第二鋼絲繩在杠桿臂上的位置從而調(diào)整沖擊圍壓力的大小，金屬應(yīng)變片傳感器測(cè)得鋼筋的應(yīng)變；油壓傳感器記錄下沖擊過(guò)程中，施加在試件上的圍壓大?。?br> 1、導(dǎo)出示波器數(shù)據(jù)，更換試件；
j、調(diào)節(jié)質(zhì)量塊釋放高度，重復(fù)上述步驟，研究加載率對(duì)鋼筋混凝土動(dòng)態(tài)粘結(jié)應(yīng)力分布的影響。
[0015]本發(fā)明將質(zhì)量塊自由落體作用在沖擊靶上的動(dòng)態(tài)沖擊壓力通過(guò)傳力裝置，轉(zhuǎn)換成作用在鋼筋混凝土中鋼筋上的動(dòng)態(tài)拉拔力和施加在試件側(cè)壁上的動(dòng)態(tài)主動(dòng)圍壓力:利用杠桿原理將沖擊動(dòng)態(tài)荷載施加到試件側(cè)面上，同時(shí)對(duì)鋼筋施加動(dòng)態(tài)拉拔力，研究在這種沖擊圍壓與動(dòng)態(tài)拉拔力同時(shí)作用下，鋼筋混凝土錨固粘結(jié)應(yīng)力的分布，可與在被動(dòng)圍壓下和恒定主動(dòng)圍壓下的鋼筋混凝土錨固粘結(jié)應(yīng)力分布做對(duì)比分析；并且通過(guò)調(diào)整鋼絲繩在杠桿平行臂上的位置可以改變圍壓的加載率，從而可研究在不同圍壓加載率下的錨固粘結(jié)應(yīng)力分布和試件的失效形式。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
(1)發(fā)明利用沖擊靶，鋼絲繩，定滑輪，動(dòng)滑輪和杠桿，巧妙地將落錘作用在靶體上的沖擊荷載轉(zhuǎn)換成作用到混凝土試件側(cè)面的沖擊主動(dòng)圍壓和作用到混凝土中鋼筋上的動(dòng)態(tài)拉拔力，從而實(shí)現(xiàn)了鋼筋混凝土在沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)；
(2)本發(fā)明利用油壓裝置，有效地解決了鋼筋混凝土動(dòng)態(tài)拉拔過(guò)程中混凝土發(fā)生劈裂破壞的問(wèn)題；
(3)本發(fā)明利用油壓裝置和杠桿原理，實(shí)現(xiàn)了沖擊主動(dòng)圍壓的加載，并利用壓力傳感器記錄下加載過(guò)程中圍壓的變化，通過(guò)比較圍壓的時(shí)程曲線和拉拔力的時(shí)程曲線可以定量地分析圍壓對(duì)鋼筋混凝土粘結(jié)滑移的影響；
(4)本發(fā)明巧妙地利用動(dòng)滑輪、杠桿原理和油壓裝置，實(shí)現(xiàn)了沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔加載，鋼筋混凝土在發(fā)生粘結(jié)滑移失效前所處的應(yīng)力狀態(tài)和實(shí)際更相符，所研究的粘結(jié)滑移關(guān)系將與事實(shí)更接近，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在抗爆設(shè)計(jì)具有一定的工程指導(dǎo)意義。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明裝置的主視圖。
[0018]圖2為圖1的俯視圖。
[0019]圖3為圖1中圍壓裝置沿A-A線的剖視圖。
[0020]圖中I為落錘、2為沖擊靶、3為導(dǎo)軌、4為定滑輪、5為動(dòng)滑輪、6為第一鋼絲繩、7為第二鋼絲繩、8為連接板、9為杠桿臂、10為軸芯、11為箱蓋、12、為箱體、13為橡膠圈、14為乳膠套、15為乳膠套固定環(huán)板、16為套環(huán)、17為鋼筋、18為試件、19為進(jìn)油口、20、為排氣口、21為圍壓活塞、22為油壓腔室、23為力傳感器、24為金屬應(yīng)變片傳感器、25為油壓傳感器、26為第一調(diào)節(jié)螺栓、27為第二調(diào)節(jié)螺栓、28為基座、29為底座，30為橫梁。

【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例:
首先對(duì)照?qǐng)D廣3說(shuō)明本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu):
一種沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置，包括落錘、試件、測(cè)量裝置、沖擊傳力裝置、圍壓裝置，其特征在于:所述落錘I為沖擊質(zhì)量塊，沿豎直軌道做自由落體運(yùn)動(dòng)；所述試件18為圓柱體結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土試件，試件18中心為鋼筋17 ；
所述測(cè)量裝置包括力傳感器23、金屬應(yīng)變片傳感器24和油壓傳感器25，所述試件中心的鋼筋17內(nèi)貼有金屬應(yīng)變片傳感器24 ；
所述沖擊傳力裝置包括沖擊靶2、導(dǎo)軌3、鋼絲繩、杠桿裝置，落錘施加動(dòng)態(tài)載荷在沖擊靶上，沖擊靶2在豎直導(dǎo)軌3上運(yùn)行，導(dǎo)軌3固定在底座29上，定滑輪4固定在基座28上，基座28包括兩塊豎板，兩塊豎板之間連接一塊橫梁30 ;所述杠桿裝置包括杠桿臂9、軸芯10，第一鋼絲繩6 —端連接沖擊靶2，另一端繞過(guò)定滑輪4依次連接動(dòng)滑輪5、力傳感器23和連接板8，連接板8上設(shè)有孔，連接板8另一端與鋼筋17相連接，第一鋼絲繩6和連接板8之間設(shè)有第一調(diào)節(jié)螺栓26，使加載初始狀態(tài)時(shí)動(dòng)滑輪5與第二鋼絲繩7相切，第二鋼絲繩7連接杠桿臂9，在第二鋼絲繩7的一端設(shè)有第二調(diào)節(jié)螺栓27，用于施加圍壓預(yù)應(yīng)力，軸芯10為兩個(gè)杠桿臂9的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，軸芯10焊接在基座28的橫梁30上，連接板8套在軸芯10和杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心的圓盤(pán)上，杠桿的另一端與圍壓活塞21之間設(shè)有鋼球；
所述圍壓裝置為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，圍壓裝置包括油壓腔室和內(nèi)腔室，油壓腔室的外壁為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔室位于油壓腔室的中心位置，內(nèi)腔室為圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔室設(shè)有乳膠套固定環(huán)板15，內(nèi)腔室左端面板的中心部位設(shè)有孔，孔的中心線與內(nèi)腔室的軸線一致，油壓腔室頂部設(shè)有進(jìn)油口和19排氣口 20，油壓腔室兩側(cè)面設(shè)有圍壓活塞21，排氣口 20蓋上安裝有油壓傳感器25 ;內(nèi)腔室設(shè)有試件18，試件18外側(cè)設(shè)有乳膠套14，乳膠套14的中間部分與試件18接觸，兩端套在乳膠套固定環(huán)板15上，在乳膠套固定環(huán)板15外側(cè)設(shè)有緊固套環(huán)16，乳膠套14兩端通過(guò)套環(huán)16緊固在環(huán)板上。
[0023]所述沖擊靶2與導(dǎo)軌3為活塞式接觸，導(dǎo)軌3為內(nèi)部空心的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，第一鋼絲繩固定在距離沖擊靶2頂端的三分之一處，沖擊靶2上設(shè)有連接塊，鋼絲繩穿過(guò)連接塊上的孔與沖擊祀連接，沖擊祀2運(yùn)行聞度范圍為0_5cm,沖擊祀2在導(dǎo)軌3上運(yùn)行方向與落錘導(dǎo)軌相平行，導(dǎo)軌3與沖擊靶2連接塊接觸的一端設(shè)有槽。
[0024]所述圍壓裝置由箱體12和箱蓋11組成，箱體12為上下開(kāi)合式，箱蓋11通過(guò)螺栓固定在箱體12上，箱體12固定在基座28上；箱體12與箱蓋11連接處設(shè)有一圈橡膠圈13。
[0025]所述連接板8套在杠桿中心的圓盤(pán)和軸芯10上，并可在其上活動(dòng)，連接板8 一端連接第一鋼絲繩6，另一端與鋼筋17相連，連接板8將沖擊拉拔力傳遞到鋼筋17上，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋混凝土錨固鋼筋的沖擊拉拔。
[0026]所述力傳感器23為高精度力傳感器，金屬應(yīng)變片傳感器24和油壓傳感器25與高性能的示波器連接。
[0027]所述動(dòng)滑輪5兩端與第一鋼絲繩6相連，動(dòng)滑輪5內(nèi)槽與第二鋼絲繩7接觸，動(dòng)滑輪5將沖擊祀2產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)沖擊力分解為拉拔鋼筋的力和施加圍壓的力。
[0028]所述第二鋼絲繩7連接在杠桿的杠桿臂9上，通過(guò)調(diào)節(jié)第二鋼絲繩7沿杠桿臂9上的位置，從而控制沖擊圍壓力的大小，第二鋼絲繩7越靠近杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸芯時(shí)圍壓加載率越大。
[0029]所述杠桿臂9通過(guò)第二鋼絲繩7拉動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿的另一端將動(dòng)態(tài)力傳遞到圍壓活塞21上。
[0030]下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)方法:
一種沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于:包括以下步驟:
(1)將試件固定在內(nèi)腔室，連接鋼筋與連接板，油壓腔室內(nèi)注滿油后通過(guò)第二調(diào)節(jié)螺栓施加、并記錄預(yù)應(yīng)力；具體步驟為:
a、打開(kāi)圍壓裝置箱蓋11，將試件18從箱體12右端放入內(nèi)腔室，試件18前端的鋼筋17穿過(guò)箱體12前端板上的圓孔，試件18的左端面緊靠在箱體12的內(nèi)壁上；
b、將乳膠套14展開(kāi)固定在混凝土試件18上，兩端套在乳膠套固定環(huán)板15上，并用緊固套環(huán)16將乳膠套14固定在乳膠套固定環(huán)板15上；
C、用螺栓將箱蓋11固定在箱體12上，用于密封的橡膠圈13墊在箱體12和箱蓋11的接觸面上；
d、連接鋼筋17端部和連接板8；
e、打開(kāi)排氣口19，通過(guò)進(jìn)油口 20向油壓腔室22注油，待油注滿后蓋上排氣口蓋和進(jìn)油口蓋。
[0031 ] f、檢查力傳感器23、金屬應(yīng)變片傳感器24和油壓傳感器25與對(duì)應(yīng)示波器連接是否正常；
g、根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，調(diào)節(jié)第二鋼絲繩7沿杠桿臂9上的位置，調(diào)節(jié)第二調(diào)節(jié)螺栓27，施加圍壓預(yù)應(yīng)力，并記錄下初始預(yù)應(yīng)力值。同時(shí)調(diào)整第一調(diào)節(jié)螺栓26，使得第一鋼絲繩6緊繃時(shí)第二鋼絲繩7與定滑輪4相切；
(2)沖擊質(zhì)量塊以一定高度自由落體沖擊在沖擊靶上，鋼絲繩把沖擊靶上的動(dòng)態(tài)壓力荷載轉(zhuǎn)換成作用到鋼筋上的動(dòng)態(tài)拉伸荷載和作用在試件表面上的沖擊主動(dòng)圍壓力，通過(guò)力傳感器、油壓傳感器和金屬應(yīng)變片傳感器分別測(cè)量拉拔鋼筋的力、混凝土試件表面施加的壓強(qiáng)大小和鋼筋的應(yīng)變，從而得到在沖擊主動(dòng)圍壓下動(dòng)態(tài)拉拔鋼筋時(shí)沿錨固長(zhǎng)度的動(dòng)態(tài)應(yīng)力分布情況；具體步驟為:
h、提升落錘I至指定高度，釋放，記錄數(shù)據(jù):力傳感器測(cè)得落錘沖擊拉拔鋼筋力；調(diào)節(jié)第二鋼絲繩在杠桿臂上的位置從而調(diào)整沖擊圍壓力的大小，金屬應(yīng)變片傳感器測(cè)得鋼筋的應(yīng)變；油壓傳感器記錄下沖擊過(guò)程中，施加在試件上的圍壓大小。
[0032] 1、導(dǎo)出示波器數(shù)據(jù)，更換試件；
(3)調(diào)節(jié)質(zhì)量塊釋放高度，重復(fù)上述步驟，可研究加載率對(duì)鋼筋混凝土動(dòng)態(tài)粘結(jié)應(yīng)力分布的影響。
【權(quán)利要求】
1.一種沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置，包括落錘、試件、測(cè)量裝置、沖擊傳力裝置、圍壓裝置，其特征在于: 所述落錘為沖擊質(zhì)量塊，沿豎直軌道做自由落體運(yùn)動(dòng)； 所述試件為圓柱體結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，直徑為150mm，高為300mm，試件中心為鋼筋； 所述測(cè)量裝置包括力傳感器、金屬應(yīng)變片傳感器和油壓傳感器，所述試件中心的鋼筋內(nèi)貼有金屬應(yīng)變片傳感器； 所述沖擊傳力裝置包括沖擊靶、導(dǎo)軌、鋼絲繩、杠桿裝置，落錘施加動(dòng)態(tài)載荷在沖擊靶上，沖擊靶在豎直導(dǎo)軌上運(yùn)行，導(dǎo)軌固定在底座上，定滑輪固定在基座上，基座包括兩塊豎板，兩塊豎板之間連接一塊橫梁；所述杠桿裝置包括杠桿臂、軸芯，第一鋼絲繩一端連接沖擊靶，另一端繞過(guò)定滑輪依次連接動(dòng)滑輪、力傳感器和連接板，連接板上設(shè)有孔，連接板另一端與鋼筋相連接，第一鋼絲繩和連接板之間設(shè)有第一調(diào)節(jié)螺栓，使加載初始狀態(tài)時(shí)動(dòng)滑輪與第二鋼絲繩相切，第二鋼絲繩連接杠桿臂，在第二鋼絲繩的一端設(shè)有第二調(diào)節(jié)螺栓，用于施加圍壓預(yù)應(yīng)力，軸芯為兩個(gè)杠桿臂的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，軸芯焊接在基座的橫梁上，連接板套在軸芯和杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心的圓盤(pán)上，杠桿的另一端與圍壓活塞之間設(shè)有鋼球； 所述圍壓裝置為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，圍壓裝置包括油壓腔室和內(nèi)腔室，油壓腔室的外壁為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔室位于油壓腔室的中心位置，內(nèi)腔室為圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔室設(shè)有乳膠套固定環(huán)板，內(nèi)腔室左端面板的中心部位設(shè)有孔，孔的中心線與內(nèi)腔室的軸線一致，油壓腔室頂部設(shè)有進(jìn)油口和排氣口，排氣口蓋上安裝有油壓傳感器，油壓腔室兩側(cè)面設(shè)有圍壓活塞；內(nèi)腔室設(shè)有試件，試件外側(cè)設(shè)有乳膠套，乳膠套的中間部分與試件接觸，兩端套在乳膠套固定環(huán)板上，在乳膠套固定環(huán)板外側(cè)設(shè)有緊固套環(huán)，乳膠套兩端通過(guò)套環(huán)緊固在環(huán)板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述沖擊靶與導(dǎo)軌為活塞式接觸，導(dǎo)軌為內(nèi)部空心的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，鋼絲繩固定在距離沖擊祀頂端的三分之一處，沖擊靶上設(shè)有連接塊，鋼絲繩穿過(guò)連接塊上的孔與沖擊靶連接，沖擊靶運(yùn)行高度范圍為0-5cm，沖擊靶在導(dǎo)軌上運(yùn)行方向與落錘導(dǎo)軌相平行，導(dǎo)軌與沖擊靶連接塊接觸的一端設(shè)有槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述圍壓裝置由箱體和箱蓋組成，箱體為上下開(kāi)合式，箱蓋通過(guò)螺栓固定在箱體上，箱體固定在基座上；箱體與箱蓋連接處設(shè)有一圈橡膠圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述連接板套在杠桿中心的圓盤(pán)和軸芯上，并可在其上活動(dòng)，連接板一端連接第一鋼絲繩，另一端與鋼筋相連，連接板將沖擊拉拔力傳遞到鋼筋上，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋混凝土錨固鋼筋的沖擊拉拔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述力傳感器為高精度力傳感器，金屬應(yīng)變片傳感器和油壓傳感器與高性能的示波器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述動(dòng)滑輪兩端與第一鋼絲繩相連，滑輪內(nèi)槽與第二鋼絲繩接觸，動(dòng)滑輪將沖擊靶產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)沖擊力分解為拉拔鋼筋的力和施加圍壓的力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述第二鋼絲繩連接在杠桿的杠桿臂上，通過(guò)調(diào)節(jié)第二鋼絲繩沿杠桿臂上的位置，從而控制沖擊圍壓力的大小，第二鋼絲繩越靠近杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸心時(shí)圍壓加載率越大。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述杠桿臂通過(guò)第二鋼絲繩拉動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿的另一端將動(dòng)態(tài)力傳遞到圍壓活塞上。
9.一種沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將試件固定在內(nèi)腔室，將鋼筋與連接板連接，油壓腔室內(nèi)注滿油后通過(guò)第二調(diào)節(jié)螺栓施加、并記錄預(yù)應(yīng)力； (2)沖擊質(zhì)量塊以一定高度自由落體沖擊在沖擊靶上，鋼絲繩把沖擊靶上的動(dòng)態(tài)壓力荷載轉(zhuǎn)換成作用到鋼筋上的動(dòng)態(tài)拉伸荷載和作用在試件表面上的沖擊主動(dòng)圍壓力，通過(guò)力傳感器、油壓傳感器和金屬應(yīng)變片傳感器分別測(cè)量拉拔鋼筋的力、混凝土試件表面施加的壓強(qiáng)大小和鋼筋的應(yīng)變，從而得到在沖擊主動(dòng)圍壓下動(dòng)態(tài)拉拔鋼筋時(shí)沿錨固長(zhǎng)度的動(dòng)態(tài)應(yīng)力分布情況； (3)調(diào)節(jié)質(zhì)量塊釋放高度，重復(fù)上述步驟，可研究加載率對(duì)鋼筋混凝土動(dòng)態(tài)粘結(jié)應(yīng)力分布的影響。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的沖擊主動(dòng)圍壓下的動(dòng)態(tài)拉拔實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于:包括以下步驟: a、打開(kāi)圍壓裝置箱蓋，將試件從箱體右端放入內(nèi)腔室，試件前端的鋼筋穿過(guò)箱體前端板上的圓孔，試件的左端面緊靠在箱體的內(nèi)壁上； b、將乳膠套展開(kāi)固定在混凝土試件上，兩端套在乳膠套固定環(huán)板上，并用緊固套環(huán)將乳膠套固定在乳膠套固定環(huán)板上； C、用螺栓將箱蓋固定在箱體上，用于密封的橡膠圈墊在箱體和箱蓋的接觸面上； d、連接鋼筋端部和連接板； e、打開(kāi)排氣口，通過(guò)進(jìn)油口向油壓腔室注油，待油注滿后蓋上排氣口蓋和進(jìn)油口蓋； f、檢查力傳感器、金屬應(yīng)變片傳感器和油壓傳感器與對(duì)應(yīng)示波器連接是否正常； g、根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，調(diào)節(jié)第二鋼絲繩沿杠桿臂上的位置，調(diào)節(jié)第二調(diào)節(jié)螺栓，施加圍壓預(yù)應(yīng)力，并記錄下初始預(yù)應(yīng)力值；同時(shí)調(diào)整第一調(diào)節(jié)螺栓，使得第一鋼絲繩緊繃時(shí)第二鋼絲繩與定滑輪相切； h、提升落錘至指定高度，釋放，記錄數(shù)據(jù):力傳感器測(cè)得落錘沖擊拉拔鋼筋力；調(diào)節(jié)第二鋼絲繩在杠桿臂上的位置從而調(diào)整沖擊圍壓力的大小，金屬應(yīng)變片傳感器測(cè)得鋼筋的應(yīng)變；油壓傳感器記錄下沖擊過(guò)程中，施加在試件上的圍壓大?。?. 1、導(dǎo)出示波器數(shù)據(jù)，更換試件； j、調(diào)節(jié)質(zhì)量塊釋放高度，重復(fù)上述步驟，研究加載率對(duì)鋼筋混凝土動(dòng)態(tài)粘結(jié)應(yīng)力分布的影響。
【文檔編號(hào)】G01N19/04GK104198306SQ201410387344
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】路國(guó)運(yùn), 胡建興, 王志華, 徐樂(lè) 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)