[发明专利]混凝土受压破坏应力‑应变全曲线测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土受压破坏应力-应变全曲线测试装置，属于建筑工程试验检测技术领域。

背景技术

混凝土是现代建筑工程中用量最大、用途最广的建筑材料，形成的钢筋混凝土结构也是工程结构的主要型式。混凝土在单轴受压破坏时的应力-应变全曲线是对钢筋混凝土结构进行合理设计，研究其强度和变形行为的基本依据之一，特别是对结构构件弹塑性全过程分析,极限状态下构件截面应力分布,抗震和抗爆结构延性和恢复力特性分析等。然而，目前在测试混凝土受压破坏应力-应变全曲线时尚无适用的试验装置，尤其对破坏应变的测试，若采用粘贴应变片的方法，不但操作复杂、成本高，而且受应变片自身变形量的限制，应变片断裂后就无法继续监测像钢纤维混凝土这种高延性材料受力破坏全过程的变形，同时粘贴应变片所用的固化密封胶还会对试验人员带来健康危害；若采用磁性表座夹持变形传感器的方法，由于很难找到合适的固定方式，在测试进程中因试件位移、磁性表座扰动或在将多处测试值换算为试件单向变形值时都会引入测量误差。

我国纤维混凝土试验方法标准CECS 13-2009提供了一种静力受压弹性模量变形测量装置，其中，变形传感器夹具包括加紧螺钉和位移计夹持框架。这种装置对测试纤维混凝土的弹性模量是适用的，但无法用于测试纤维混凝土的轴心受压应力-应变全曲线，即使可用，也是一次性的，而且不能保证可获得理想的试验结果。原因在于纤维混凝土，尤其是钢纤维混凝土破坏阶段的变形量很大，试件发生横向变形时会使位移计夹持框架受到挤压变形甚至破坏，同时，如果位移计夹持框架做得很牢固又会产生环箍效应，类似箍筋的作用，会给试验结果带来误差。而且，试件的压缩变形采用压紧的加持测量方式也有可能使位移计受压破坏。

现有一种塑性混凝土弹性模量测试仪（专利号CN203011770U）主要包括上环支架、下环支架、千分表或位移传感器、调节螺栓、支架固定板紧定螺钉、支架固定板和千分表紧定螺钉，在上环支架和下环支架上各设置有两个变形吸收器，变形吸收器包括紧定螺钉旋扭、圆柱型弹簧挡板及紧固螺钉、圆柱型弹簧、圆柱型弹簧外套筒和圆柱型弹簧定位板及触杆。该装置设置了弹簧作为变形吸收器，目的是消除试件受力后发生的横向变形对上下环形支架带来的挤压，起到保护支架的作用。但实际应用表明，该装置仍存在不足之处：由于采用的是两组紧定螺钉四夹持点垂直对称加持试件的方式，这对于完全均质的弹性材料竖向变形的测试可完全保证测试精度，但混凝土是非均质的材料，一旦试件受压产生横向变形，若垂直两个方向混凝土的横向变形存在差异，就可能产生两个结果：一种情况是，若加持得不是太紧就可能使垂直方向的一组紧定螺钉偏离原位置，使上下环形支架发生变位从而得不到精确的试验结果；另一种情况是，若加持得太紧，试件横向变形产生的挤压力有可能使上下环形支架产生变形甚至破坏，并给试验结果带来误差。这种装置在测量试件的压缩变形时也是采用压紧的加持测量方式，同样存在使位移计受压破坏的风险。该装置虽然在一定范围内可满足测试塑性混凝土弹性模量的需要，但不能用来测试混凝土受压破坏时的应力-应变全曲线。

在混凝土抗压性能的研究中，有时为获得更好的全曲线下降段需增加刚性组件，要测得试件受到的真实荷载还必须制作荷载传感器夹持夹具，试验时要对试件进行反复调试对中，所有不合理的设计都将使得测试效率很低，而且未必能获得理想的试验结果。为此，有必要开发一种结构简单、操作方便，成本低、效率高的混凝土受压破坏应力-应变全曲线测试装置。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供一种设计合理、结构简单、操作方便并能精准测试混凝土受压破坏应力-应变全曲线的测试装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种混凝土受压破坏应力-应变全曲线测试装置，包括加载夹具、试件变形测试夹具和数据采集与处理系统，被测试件放置在所述加载夹具中，所述试件变形测试夹具夹持在被测试件上，并与数据采集与处理系统连接。

所述加载夹具由顶板、球铰、球铰连接件、传力板、弹簧、滑杆、荷载传感器、压板、支柱、橡胶垫、试件定位夹具和底板构成；所述定位夹具设在底板上，底板两侧对称设有支柱，所述支柱上端与滑杆下端套装在一起，两者形成滑动副，滑杆上端固定在顶板底面上，该滑轨上套装有弹簧；所述顶板底面中心设置有与球铰相匹配的球窝，所述球铰置于球窝内并与传力板联接成一体，所述顶板和传力板通过球铰连接件进行柔性连接；所述传力板底面连接有荷载传感器，所述荷载传感器下端与压板上端连接。

所述压板下底面上固定有橡胶垫，所述底板中心处粘贴有橡胶垫。