[發明專利]一種獲取大壩混凝土軸拉峰后軟化段的測定裝置及方法

有效

• 申請號: 201710646249.3
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107271283B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 石丹丹;袁佳怡;劉志恒;黃業博;陳徐東
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;趙麗

本發明公開了一種獲取大壩混凝土軸拉峰后軟化段的測定裝置及方法，用來解決大壩混凝土直接拉伸試驗中的偏心問題，對于混凝土這類準脆性材料，局部裂紋的形成會導致試件偏心破壞，必須采取有效措施控制裂紋均勻擴展，本裝置對傳統試驗機進行改進，球鉸裝置可有效消除二次彎矩的影響，保證荷載的軸向傳遞，加入可瞬時調節試件變形的驅動鋼架，確保試件在加載過程中變形均勻擴展，在混凝土試件內部插入彈模與混凝土材料相近的銅桿，穩定裂縫發展，消除試驗系統引起的應變能量釋放，從而得到軸拉試驗下大壩混凝土試件平滑的峰后應力?應變曲線。

技術領域

本發明涉及水工混凝土結構與材料領域，是一種獲取大壩混凝土軸拉峰后軟化段的測定裝置及方法。

背景技術

混凝土作為一種準脆性材料，抗壓強度高，而抗拉強度低。大壩混凝土在荷載作用下的的失效通常是因所受到的拉應力超過其極限抗拉強度，從而導致構件發生嚴重的開裂以至結構破壞，失去承載力。因此開展對大壩混凝土材料拉伸力學特性的研究尤為重要。研究混凝土材料拉伸力學特性最直接的試驗方法是通過單軸拉伸試驗將拉力直接施加到混凝土試樣上，即軸拉試驗，由此確定的抗拉強度最接近混凝土的真實強度值。

然而目前的軸拉試驗測試裝置和方法還不夠完善，一旦混凝土試件達到峰值應變后開裂后，就會產生偏心加載的問題。偏心加載會導致試件端部產生二次彎矩，使得試件內部產生應力梯度，降低混凝土的拉伸強度，這樣的加載方式對混凝土峰后軟化段的獲取產生很大影響，而測定混凝土軸拉軟化段，對于揭示混凝土材料的斷裂機理，分析其斷裂行為和進一步評估混凝土的性能來說至關重要。因此，目前的軸拉試驗裝置測得的數據不能反映混凝土的真實拉伸性能。為了更好地獲取軸拉峰后軟化段，混凝土軸拉力學特性測試裝置及方法仍有待改進。

發明內容

本發明所解決的技術問題是提供一種獲取大壩混凝土軸拉峰后軟化段的測定裝置及方法，在較為簡單的裝置和操作技術下對大壩混凝土的軸拉峰后軟化段進行測定。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種用于獲取大壩混凝土軸拉峰后軟化段的測定裝置，其特征在于：包括鋼制套頭、球鉸、鋼臂、鋼制夾具、兩側鋼桿、銅桿、銅桿應變片、鋼桿應變片、引伸計、混凝土試件,所述鋼臂與兩側鋼桿組成獨立于試驗機的驅動鋼架，所述驅動鋼架分別固定連接鋼制夾具和球鉸，所述球鉸與鋼制套頭相配合，所述混凝土試件中部插入有銅桿，所述銅桿中部粘貼銅桿應變片，混凝土試件固定在鋼制夾具中間，鋼桿應變片粘貼于兩側鋼桿中部，混凝土試件中部還安裝有引伸計，試驗機的傳力裝置選用自由轉動的球鉸，消除二次彎矩的影響，保證荷載的軸向傳遞。

進一步的，銅桿的直徑為10mm～20mm，混凝土試件內部預留上下貫通圓柱狀孔洞以便插入銅桿，在試件中部插銅桿，銅桿的彈模和混凝土材料接近，具有很高的屈服應力。銅桿中部粘貼應變片，和狗骨頭形混凝土試件一同固定在鋼制夾具中間。

進一步的，兩側鋼桿的直徑為5mm～15mm。

進一步的，混凝土試件為狗骨頭形混凝土試件。

進一步的，狗骨頭形混凝土試件的尺寸為高400m，兩端的圓柱狀高80mm，直徑200mm，中間圓柱狀高80mm，直徑120mm。

進一步的，驅動鋼架上安裝有旋轉齒輪，通過旋轉齒輪的轉動可以調節鋼桿固定端的螺栓，從而降低或增高鋼桿的高度，直至兩邊達到平衡狀態。當試件一側的受拉變形超過對面一側的變形時，調節變形相對較大一側的旋轉齒輪，通過齒輪的旋轉帶動螺栓的擰緊或放松，從而降低或增高鋼桿的高度，直至兩邊達到平衡狀態。

一種用于獲取大壩混凝土軸拉峰后軟化段的測定方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：將銅桿插入混凝土試件中預留的孔洞，所述銅桿中部粘貼銅桿應變片，用金屬夾頭將混凝土試件夾緊，銅桿通過螺紋端旋擰并固定，在固定好的混凝土試件中部安裝引伸計，并將引伸計和銅桿應變片接入多通道應變儀，所測應變分別經運算放大器處理，導入數據采集系統；