[發(fā)明專利]一種鋼筋混凝土梁裂后疲勞性能測(cè)試系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110391352.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN113218789B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 談至明;謝銀博;朱唐亮;肖建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/32
• 分類號(hào): G01N3/32;G01N3/20;G01N3/02
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發(fā)明涉及一種鋼筋混凝土梁裂后疲勞性能測(cè)試系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)包括MTS伺服加載試驗(yàn)機(jī)、靜載試件組、疲勞試件組和備用試件，其中，伺服加載試驗(yàn)機(jī)上安裝有支座、加荷頭和LVDT傳感器，靜載試件組的試件數(shù)量與疲勞試件組的試件數(shù)量相同，靜載試件組中各試件與疲勞試件組中各試件以及備用試件的結(jié)構(gòu)、尺寸及材料設(shè)置均相同，試件的加載段為三等分設(shè)計(jì)，支座與加荷頭對(duì)應(yīng)采用三等分間距布設(shè)，支座用于承載水平放置的試件，加荷頭用于將兩個(gè)相等的荷載垂直作用于試件，LVDT傳感器用于采集試件的跨中位移。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對(duì)鋼筋混凝土路面的鋼筋混凝土梁，能夠準(zhǔn)確獲知裂前與裂后不同應(yīng)力條件下的疲勞壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及道路材料性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋼筋混凝土梁裂后疲勞性能測(cè)試系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

鋼筋混凝土路面通過在混凝土面層內(nèi)配置縱、橫向鋼筋或多層鋼筋網(wǎng)，可在混凝土板出現(xiàn)裂縫后，利用鋼筋與混凝土的粘接作用，有效限制裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展；當(dāng)鋼筋混凝土路面板出現(xiàn)貫穿裂縫后，由于鋼筋的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)大于混凝土，也能將裂縫寬度控制在較小范圍，從而使整個(gè)路面結(jié)構(gòu)在開裂后保持良好的整體性和工作能力，而不至于像素混凝土路面那樣由于貫穿裂縫寬度過大導(dǎo)致雨水侵入形成板底脫空或大面積斷裂；同時(shí)，通過配筋約束，鋼筋混凝土路面板的板長(zhǎng)可設(shè)計(jì)為6～15m，在某些地形條件復(fù)雜的地區(qū)，鋼筋混凝土路面也能做成不規(guī)則形狀，且承載能力不受太大影響。

然而，現(xiàn)行的《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40-2011)中關(guān)于鋼筋混凝土路面的設(shè)計(jì)方法卻未能很好地體現(xiàn)其抗裂性能，該規(guī)范中鋼筋混凝土路面的設(shè)計(jì)極限狀態(tài)與素混凝土路面的相同，均為控制在行車荷載和環(huán)境因素重復(fù)共同作用下混凝土面板不發(fā)生疲勞斷裂；此外，研究表明：混凝土路面在其板底未出現(xiàn)裂縫時(shí)，臨界荷位為縱縫邊緣中部，隨著裂縫擴(kuò)展面層板縱向彎曲剛度減小，在車輛荷載和溫度梯度的綜合作用下，路面板縱縫邊緣中部時(shí)板底應(yīng)力值減小。

目前關(guān)于鋼筋混凝土路面疲勞壽命的試驗(yàn)中，大都采用先靜載得到試件極限強(qiáng)度、后疲勞加載得到疲勞壽命的方法，試驗(yàn)結(jié)果僅能得到試件極限強(qiáng)度值以及基于該強(qiáng)度值的疲勞壽命，而并不能準(zhǔn)確得知開裂前后不同應(yīng)力條件下的疲勞壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種鋼筋混凝土梁裂后疲勞性能測(cè)試系統(tǒng)及其方法，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確獲知鋼筋混凝土路面開裂前后疲勞壽命的目的。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種鋼筋混凝土裂后疲勞性能測(cè)試系統(tǒng)，包括MTS伺服加載試驗(yàn)機(jī)、靜載試件組、疲勞試件組和備用試件，所述伺服加載試驗(yàn)機(jī)上安裝有支座、加荷頭和LVDT傳感器，所述靜載試件組的試件數(shù)量與疲勞試件組的試件數(shù)量相同，所述靜載試件組中各試件與疲勞試件組中各試件以及備用試件的結(jié)構(gòu)、尺寸及材料設(shè)置均相同，所述試件的加載段為三等分設(shè)計(jì)，所述支座與加荷頭對(duì)應(yīng)采用三等分間距布設(shè)，所述支座用于承載水平放置的試件，所述加荷頭用于將兩個(gè)相等的荷載垂直作用于試件，所述LVDT傳感器用于采集試件的跨中位移。

進(jìn)一步地，所述加荷頭具體為鋼制雙點(diǎn)加荷頭。

進(jìn)一步地，所述試件具體為棱柱體試件，所述試件采用單層配筋的方式，試件內(nèi)部的鋼筋數(shù)量不大于1根。

進(jìn)一步地，所述支座和加荷頭均為硬鋼圓柱結(jié)構(gòu)。

一種鋼筋混凝土裂后疲勞性能測(cè)試方法，包括以下步驟：

S1、將靜載試件組的各試件依次放置于支座與加荷頭之間，通過設(shè)置MTS伺服加載試驗(yàn)機(jī)的加載速率，以測(cè)試得到靜載試件組的裂前強(qiáng)度值與裂后強(qiáng)度值；

S2、根據(jù)裂前強(qiáng)度值與裂后強(qiáng)度值，結(jié)合設(shè)置的裂前疲勞應(yīng)力水平和裂后疲勞應(yīng)力水平，確定疲勞測(cè)試時(shí)的裂前疲勞荷載最大值和裂后疲勞荷載最大值；