[发明专利]一种适用于单剪面Z形试件法测定混凝土抗剪强度的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于单剪面Z形试件法测定混凝土抗剪强度的装置设计，属于材料性能领域。

背景技术

混凝土在纯剪切应力作用下的强度和变形是混凝土的的基本性能，其对于分析结构的受力破坏过程和有限元计算中都有重要意义。其中，单剪面Z形试件法是一种测定混凝土抗剪性能的有效方法，其利用一种独特的Z形试件结构构造，加载使得试件沿两个缺口间的截面剪切破坏，以此达到接近纯剪切应力状态，并经过大量实验，得到混凝土抗剪强度的试验值约为0.12倍的标准圆柱体抗压强度。

发明内容

本发明的目的在于利用一套试验装置实现单剪面Z形试件法的变形测定，已达到操作简单，可拆装，可重复，易于观察，测量全面的优点。

为实现上述目的，本套装置考虑如下技术问题：

1、实现套框与试件的有效连接并不影响Z形试件的受力，且易于观察。

2、考虑受力面的选择，保证连接的部位作用在同一受力面上，且为需要的受力面。

3、根据Z形试件结构尺寸以及分析需要测定的变形，设计装置尺寸，预留表座吸附部位。

一种适用于单剪面Z形试件法测定混凝土抗剪强度的装置，其特征在于：

试验装置包括上部钢套框，下部钢套框，L形钢板；

上部钢套框为由四块钢板围成矩形的框，套在单剪面Z形试件上，且不能遮挡单剪面Z形试件的位移预留缝；上部钢套框预留用于固定前后两个L形钢板的光滑孔，上部钢套框前后预留两个固定拉线位移计固定端的螺纹孔洞，上部钢套框预留与单剪面Z形试件连接的螺纹孔；

下部钢套框为由四块钢板围成矩形的框套在单剪面Z形试件上，且不能遮挡单剪面Z形试件的位移预留缝；下部钢套框预留两个固定拉线位移计螺纹孔，下部钢套框预留与单剪面Z形试件连接的螺纹孔；

两个L形钢板配合上部钢套框的对应光滑孔开孔，L形钢板下部粘贴玻璃片；

两个拉线位移计，以及两个百分表的带磁力吸座前后对称固定在下部钢套框上；百分表指针在玻璃片下面。

所述的单剪面Z形试件法测定混凝土抗剪强度的装置的制作方法如下：

第一步，在两个L形钢板上粘贴玻璃片；

第二步，在上部钢套框上固定两个L形钢板以及两根固定拉线位移计拉头的螺栓；

第三步，将上部钢套框和下部钢套框固定在单剪面Z形试件上，保证不能遮挡单剪面Z形试件的位移预留缝，且上部钢套框和下部钢套框上下相互平行；

第四步，将拉线位移计以及百分表的吸座固定在下部钢套框上。

附图说明

图1是套框三维图示。1代表两个螺纹孔，用于固定拉线位移计拉线端头；2代表四个螺纹孔，用于与单剪面Z形试件连接；3代表四个光滑孔，用于与L形钢板连接。

图2是套框分解图示。4代表四个螺纹孔，用于与单剪面Z形试件连接；5代表两个螺纹孔，用于与拉线位移计基座连接。

图3是钢套框分解图。

图4是L形钢板图示。

图5是单剪面Z形试件图示。6代表位移预留缝。

图6是装置安装图示。7代表L形钢板；8代表上部钢套框；9代表玻璃片；10代表百分表；11代表拉线位移计；12代表下部钢套框。

具体实施方式

首先将两个L形钢板固定在上部钢套框上，之后将套入两个螺母的螺纹螺丝固定在设计位置，以固定拉线位移计的拉线。在下部套框上固定拉线位移计的底座。

将上下套框套在Z形试件的设计位置，并分别用打磨后的螺纹螺丝固定。

固定磁力吸表座，并把安装百分表。

设计如下试验装置：

边框内包尺寸为160mm×160mm，高度分别为20mm以及40mm，在上半部的套框正中设计两个30mm的光圆孔洞，以固定L形钢板以此测定竖向位移，在上部钢套框上设计5mm的螺纹孔，以固定拉线位移计测定斜向变形。在上下两部分套框的设计部位均有5mm的螺纹孔，以使得套框与Z形试件利用螺纹螺丝固定。

应用效果

现已通过此装置完成了81个单剪面Z形试件的试验，发现混凝土抗剪强度满足公式：

τ＝0.0961f_c

注：τ-混凝土抗剪强度；

f_c-混凝土立方体抗压强度。

这种试验方法是由Mattock最先提出，并给出了混凝土抗剪强度与圆柱体抗压强度的关系，为

τ＝0.12f'_c

注：τ-混凝土抗剪强度；