[發明專利]一種滿貼FRP與混凝土界面的雙剪實驗方法及裝置

有效

• 申請號: 202010114937.7
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111272649B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 黃培彥;李穩;鄭小紅;陳展標;郭馨艷;楊怡
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;G01N1/28
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裴磊磊

1.一種滿貼FRP與混凝土界面的雙剪實驗裝置，其特征在于，所述裝置包括混凝土試塊模具、緊固裝置、周邊夾緊裝置、螺紋鋼筋、組合加載頭以及DIC裝置和試驗機；

所述混凝土試塊模具包括底板、兩塊側板、兩塊端板和一塊隔板；模具通過底板、兩塊側板、兩塊端板和一塊隔板構造尺寸相同的兩個矩形腔室，用于制作兩個混凝土試塊；采用螺釘將各部件進行連接；隔板設置于兩個腔室之間，隔板中央開有一螺孔，兩塊端板中央均開有一圓孔，所述螺孔和圓孔用以安裝兩個混凝土試塊對中定位和加載用的兩根尺寸相同的螺紋鋼筋；

所述緊固裝置共有兩組墊片、螺母和緊固帽；緊固帽與混凝土試塊端部接觸的內面設有中空盲孔，外面與墊片和螺母相連；緊固帽的內孔與螺紋鋼筋配制；

所述緊固帽為方形，緊固帽邊長比混凝土試塊橫截面的邊長小2～3毫米；

所述螺紋鋼筋的一端通過組合加載頭與試驗機相連，另一端為自由端，并通過螺紋與緊固裝置相連，用以約束混凝土試塊的軸向位移，并增加螺紋鋼筋的抗拔力；

所述周邊夾緊裝置包括兩組螺栓、墊片和螺母、夾片；螺母與螺栓配制；周邊夾緊裝置用以約束試件的橫向位移，在實驗過程中防止混凝土試塊崩落和劈裂，具體為在雙剪試件的兩端以及一個混凝土試塊的自由端這3個位置安裝周邊夾緊裝置；

所述周邊夾緊裝置的夾片呈矩形，其寬度應為混凝土試塊長度的1/10～1/8；

所述組合加載頭包括墊片和螺母、銷栓、外夾具以及內夾具；外夾具的上部直桿與試驗機配制和連接，下部與內夾具和銷栓配制；內夾具的下端通過內螺紋與螺紋鋼筋連接，上端通過銷栓與外夾具相連；墊片和螺母與銷栓配制。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述混凝土試塊模具中的螺孔位置、圓孔位置以及兩個混凝土試塊的橫截面形心位置相一致。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，組合加載頭中銷栓的直徑比外夾具的銷栓孔小0.5～1.0mm，使內夾具能自由擺動，以達到自動平衡試件在安裝和加載過程中存在的扭矩和偏心彎矩的目的，確保試件的FRP-混凝土界面處于面內純剪切的加載狀態。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，螺紋鋼筋端部與組合加載頭中內夾具的連接部分的長度≥5d，d為螺紋鋼筋的直徑。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，試驗機采用電液伺服動靜試驗機，加載速度設定為≤0.005mm/s；DIC測試裝置中的CCD相機的采集頻率設置為≥1Hz。

6.一種滿貼FRP與混凝土界面的雙剪實驗方法，所述方法通過權利要求1-5所述的滿貼FRP與混凝土界面的雙剪實驗裝置實現，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)制備雙剪實驗試件，具體為：

雙剪試件的制備步驟包括：

(1-1)將兩根等長的螺紋鋼筋從混凝土試塊模具兩端的圓孔穿過至中間隔板的螺紋孔中，保證兩根螺紋鋼筋擰進螺紋孔的深度小于隔板厚度的一半；

(1-2)將攪拌好的混凝土澆筑于模具中，經過振動棒搗實后，養護1天后拆模；

(1-3)按照養護標準對混凝土試塊養護28天后，打磨混凝土試塊的兩側，即與FRP的粘貼面至粗骨料露出，再用丙酮清潔粘貼面；

(1-4)將緊固裝置與螺紋鋼筋的自由端連接，并使緊固帽的凸緣一側與混凝土試塊端面緊接；

(1-5)編制與試件尺寸相吻合的FRP片材，用A，B膠將FRP粘貼于混凝土試塊兩側，再將尼龍板置于FRP的外側，用G形夾夾緊尼龍板，待A，B粘結膠固化48小時后，拆掉G形夾和尼龍板即可完成雙剪試件的制作；

(2)安裝周邊夾緊裝置，將試件夾緊；

(3)選擇自由端沒有安裝周邊夾緊裝置的混凝土試塊，在其粘貼了FRP的表面上制作散斑；

(4)將組合加載頭的上端與試驗機連接，下端與雙剪試件的螺紋鋼筋連接；

(5)安裝DIC測試裝置，對準涂有散斑的FRP表面測試區域；

(6)實施雙剪實驗，采用圖像處理軟件對FRP的變形云圖進行處理，獲得攝像區域內任一橫截線的位移場。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中制作的散斑的斑點需要大小適中，以保證DIC測試裝置的測量精度達到0.01像素。