[发明专利]复杂受力状态下FRP筋与混凝土粘结性能测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑构件受力测试技术，尤其是一种FRP筋与混凝土粘结性能测试技术，具体说是一种能模拟实际受力情况的复杂受力状态下进行FRP筋与混凝土粘结性能拔出试验的方法及装置。 

背景技术

钢筋锈蚀是结构丧失承载力，影响预期使用寿命的主要因素，也是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要问题。FRP筋是以连续纤维(玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、混杂纤维)为增强材料，以合成树脂为基体材料，并掺入适量辅助剂，经拉挤成型技术和必要的表面处理形成的一种新型复合材料。与传统的钢筋相比，它具有抗腐蚀、抗疲劳、强度高、重量轻、非电磁性等优点，其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求，正被越来越广泛地应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程、地下工程中，受到结构工程界广泛关注。 

FRP复合材料在与混凝土结构共同作用的过程中，往往不是由于FRP材料被拉断破坏，而是由于FRP-混凝土界面强度不足导致混凝土结构界面被剥离破坏。 

FRP筋与混凝土的粘结性能是FRP筋混凝土结构中最基本的力学行为，也是影响 FRP筋混凝土构件受力性能、变形能力等的主要因素。由于FRP筋与钢筋的材料性能以及表面形态的不同，使FRP筋混凝土的粘结性能与钢筋混凝土的粘结性能存在较大差异。因此，FRP筋与混凝土之间的粘结性能是该领域研究人员关注的重点问题。 

FRP筋与混凝土之间的相互作用是在整个结构自重、约束等影响下产生的，即FRP筋与混凝土之间粘结作用受到比较复杂的外部荷载影响，这对FRP筋与混凝土之间粘结性能将产生较大的影响。因此，在自由约束状态下进行FRP筋与混凝土粘结性能测试与真实情况存在一定的差异。本发明提出的方法和装置，能够模拟结构构件的真实受力情况，在接近真实受力的情况下开展FRP与混凝土粘结性能测试。 

发明内容

本发明的目的是针对现有的测试装置只能在不受外部荷载作用下进行FRP筋与混凝土粘结性能测试与真实情况存在一定的差异这一问题，设计一种能模拟实际受力状态的复杂受力状态下FRP筋与混凝土粘结性能测试装置，同时提出相应的测试方法。 

本发明的技术方案之一是： 

一种复杂受力状态下FRP筋与混凝土粘结性能测试装置，其特征是它包括竖向外框架1、竖向内框架2以及横向框架3，试件22夹装横向框架3后再夹装在竖向内框架2中，竖向内框架2再夹装在竖向外框架1中，试件22的FRP筋23穿过竖向外框架1的顶板后与拉伸试验机相连，竖向外框架1下端的底部拉杆7也与拉伸试验机相连，试件22和底部拉杆7的受力方向相反；所述的竖向外框架1包括顶部钢板4、第一竖向立柱钢杆5、第一底部钢板6和底部拉杆7，第一竖向立柱钢杆5穿过顶部钢板4和第一底部钢板6后两端均旋接有螺母8，顶部钢板4和第一底部钢板6之间形成一个用于安装竖向内框架2的空间，底部拉杆7的一端穿过第一底部钢板6后通过两个螺母8固定在第一底部钢板6下方；所述的竖向内框架2包括与竖向外框架1共用的顶部钢板4、中间横钢板9、第二竖向立柱钢杆10和第二底部钢板12，第二竖向立柱钢杆10的上端穿过顶部钢板4后旋接有螺母8，第二竖向立柱钢杆10的下端穿过中间横钢板9和第二底部钢板12后旋接有螺母8 ，并位于在中间横钢板9和第二底部钢板12 之间的第二竖向立柱钢杆10上套装有对试件22施加一个方向作用力的大刚度压力弹簧11，在中间横钢板9与顶部钢板4之间形成一个用于安装带有横向框架3的试件22的空间；所述的横向框架3包括左侧钢板13、中间竖钢板14、水平钢杆15和右侧钢板16，水平钢杆15的一端穿过左侧钢板13后旋接有螺母8，水平钢杆15的另一端穿过中间竖钢板14和右侧钢板16后也旋接有螺母8，在中间竖钢板14和右侧钢板16之间的水平钢杆15上套装有对试件22施加另一个方向作用力的大刚度压力弹簧11，在左侧钢板13与中间竖钢板14之间形成一个夹装试件22的空间；不同程度的压紧大刚度压力弹簧11并拧紧对应螺母8即可通过大刚度压力弹簧11调整作用在试件上的对应方向的作用。

所述的顶部钢板4上设有9个圆孔，分别为一个用于穿过FRP23的筋孔17、四个用于穿过第一竖向立柱钢杆5的孔18和四个用于穿过第二竖向立柱钢杆10的孔19。 

所述的第一底部钢板6上设有5个圆孔，分别为一个供底部拉杆7穿过的孔20、四个供第一竖向立柱钢杆5穿过的孔18。 

所述的中间横钢板9上设有5个圆孔，分别为一个供FRP筋穿过的孔17和四个供第二竖向立柱钢杆10穿过的孔19。