[发明专利]一种冲击主动围压下的动态拉拔实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种冲击主动围压下的动态拉拔实验装置，包括落锤、试件、测量装置、冲击传力装置、围压装置，其特征在于：

所述落锤为冲击质量块，沿竖直轨道做自由落体运动；

所述试件为圆柱体结构的钢筋混凝土标准试件，直径为150mm，高为300mm，试件中心为钢筋；

所述测量装置包括力传感器、金属应变片传感器和油压传感器，所述试件中心的钢筋内贴有金属应变片传感器；

所述冲击传力装置包括冲击靶、导轨、钢丝绳、杠杆装置，落锤施加动态载荷在冲击靶上，冲击靶在竖直导轨上运行，导轨固定在底座上，定滑轮固定在基座上，基座包括两块竖板，两块竖板之间连接一块横梁；所述杠杆装置包括杠杆臂、轴芯，第一钢丝绳一端连接冲击靶，另一端绕过定滑轮依次连接动滑轮、力传感器和连接板，连接板上设有孔，连接板另一端与钢筋相连接，第一钢丝绳和连接板之间设有第一调节螺栓，使加载初始状态时动滑轮与第二钢丝绳相切，第二钢丝绳连接杠杆臂，在第二钢丝绳的一端设有第二调节螺栓，用于施加围压预应力，轴芯为两个杠杆臂的转动中心，轴芯焊接在基座的横梁上，连接板套在轴芯和杠杆转动中心的圆盘上，杠杆的另一端与围压活塞之间设有钢球；

所述围压装置为长方体结构，围压装置包括油压腔室和内腔室，油压腔室的外壁为长方体结构，内腔室位于油压腔室的中心位置，内腔室为圆柱体结构，内腔室设有乳胶套固定环板，内腔室左端面板的中心部位设有孔，孔的中心线与内腔室的轴线一致，油压腔室顶部设有进油口和排气口，排气口盖上安装有油压传感器，油压腔室两侧面设有围压活塞；内腔室设有试件，试件外侧设有乳胶套，乳胶套的中间部分与试件接触，两端套在乳胶套固定环板上，在乳胶套固定环板外侧设有紧固套环，乳胶套两端通过套环紧固在环板上。

2.根据权利要求1所述的冲击主动围压下的动态拉拔实验装置，其特征在于：所述冲击靶与导轨为活塞式接触，导轨为内部空心的长方体结构，钢丝绳固定在距离冲击靶顶端的三分之一处，冲击靶上设有连接块，钢丝绳穿过连接块上的孔与冲击靶连接，冲击靶运行高度范围为0-5cm，冲击靶在导轨上运行方向与落锤导轨相平行，导轨与冲击靶连接块接触的一端设有槽。

3.根据权利要求1所述的冲击主动围压下的动态拉拔实验装置，其特征在于：所述围压装置由箱体和箱盖组成，箱体为上下开合式，箱盖通过螺栓固定在箱体上，箱体固定在基座上；箱体与箱盖连接处设有一圈橡胶圈。

4.根据权利要求1所述的冲击主动围压下的动态拉拔实验装置，其特征在于：所述连接板套在杠杆中心的圆盘和轴芯上，并可在其上活动，连接板一端连接第一钢丝绳，另一端与钢筋相连，连接板将冲击拉拔力传递到钢筋上，实现对钢筋混凝土锚固钢筋的冲击拉拔。

5.根据权利要求1所述的冲击主动围压下的动态拉拔实验装置，其特征在于：所述力传感器为高精度力传感器，金属应变片传感器和油压传感器与高性能的示波器连接。

6.根据权利要求1所述的冲击主动围压下的动态拉拔实验装置，其特征在于：所述动滑轮两端与第一钢丝绳相连，滑轮内槽与第二钢丝绳接触，动滑轮将冲击靶产生的动态冲击力分解为拉拔钢筋的力和施加围压的力。

7.根据权利要求1所述的冲击主动围压下的动态拉拔实验装置，其特征在于：所述第二钢丝绳连接在杠杆的杠杆臂上，通过调节第二钢丝绳沿杠杆臂上的位置，从而控制冲击围压力的大小，第二钢丝绳越靠近杠杆转动轴心时围压加载率越大。

8.根据权利要求1所述的冲击主动围压下的动态拉拔实验装置，其特征在于：所述杠杆臂通过第二钢丝绳拉动其转动，杠杆的另一端将动态力传递到围压活塞上。

9.一种冲击主动围压下的动态拉拔实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将试件固定在内腔室，将钢筋与连接板连接，油压腔室内注满油后通过第二调节螺栓施加、并记录预应力；

（2）冲击质量块以一定高度自由落体冲击在冲击靶上，钢丝绳把冲击靶上的动态压力荷载转换成作用到钢筋上的动态拉伸荷载和作用在试件表面上的冲击主动围压力，通过力传感器、油压传感器和金属应变片传感器分别测量拉拔钢筋的力、混凝土试件表面施加的压强大小和钢筋的应变，从而得到在冲击主动围压下动态拉拔钢筋时沿锚固长度的动态应力分布情况；

（3）调节质量块释放高度，重复上述步骤，可研究加载率对钢筋混凝土动态粘结应力分布的影响。

10.根据权利要求9所述的冲击主动围压下的动态拉拔实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、 打开围压装置箱盖，将试件从箱体右端放入内腔室，试件前端的钢筋穿过箱体前端板上的圆孔，试件的左端面紧靠在箱体的内壁上；

b、 将乳胶套展开固定在混凝土试件上，两端套在乳胶套固定环板上，并用紧固套环将乳胶套固定在乳胶套固定环板上；

c、 用螺栓将箱盖固定在箱体上，用于密封的橡胶圈垫在箱体和箱盖的接触面上；

d、 连接钢筋端部和连接板；

e、 打开排气口，通过进油口向油压腔室注油，待油注满后盖上排气口盖和进油口盖；

f、 检查力传感器、金属应变片传感器和油压传感器与对应示波器连接是否正常；

g、 根据实验计划，调节第二钢丝绳沿杠杆臂上的位置，调节第二调节螺栓，施加围压预应力，并记录下初始预应力值；同时调整第一调节螺栓，使得第一钢丝绳紧绷时第二钢丝绳与定滑轮相切；

h、 提升落锤至指定高度，释放，记录数据：力传感器测得落锤冲击拉拔钢筋力；调节第二钢丝绳在杠杆臂上的位置从而调整冲击围压力的大小，金属应变片传感器测得钢筋的应变；油压传感器记录下冲击过程中，施加在试件上的围压大小；

i、 导出示波器数据，更换试件；

j、调节质量块释放高度，重复上述步骤，研究加载率对钢筋混凝土动态粘结应力分布的影响。