[發(fā)明專利]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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410387344.2
• 申請(qǐng)日: 2014-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN104198306A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路國(guó)運(yùn);胡建興;王志華;徐樂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/303
• 分類號(hào): G01N3/303;G01N3/307;G01N19/04
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

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靶頂端的三分之一處，沖擊靶上設(shè)有連接塊，鋼絲繩穿過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，箱體為上下開合式，箱蓋通過螺栓固定在箱體上，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、?打開排氣口，通過進(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程中，施加在試件上的圍壓大小；

i、?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。