[发明专利]基于锈蚀与疲劳荷载耦合影响的钢筋混凝土粘结滑移性能的测试方法及加载装置

权利要求书

1.一种基于锈蚀与疲劳荷载耦合影响的钢筋混凝土粘结滑移性能的加载装置，包括一外部反力架，所述的外部反力架上设有MTS试验机，MTS试验机的端部安装有转换接头和锚具；

所述的MTS试验机正下方设有内部反力架，内部反力架上设有放置待测试块用的工位，该工位为由第一挡板、第二挡板、第一紧固螺杆和第二紧固螺杆共同围成的方形空间；其中第一挡板位于靠近MTS试验机的一侧，第二挡板位于第一挡板的正下方，第一紧固螺杆和第二紧固螺杆分别与第一挡板、第二挡板相连接；

所述的第一挡板与第二挡板之间，还设有上压板，上压板的一端固定在第一紧固螺杆上，另一端固定在第二紧固螺杆上；

所述的第一挡板顶端安装有第一夹具，第一夹具上固定有第一位移传感器；所述的第二挡板底端安装有第二夹具，第二夹具上固定有第二位移传感器；第一位移传感器和第二位移传感器均设于第一挡板与第二挡板的中轴线上。

2.根据权利要求1所述的加载装置，其特征在于，所述的外部反力架为工字形结构，由垂直于地面且互相平行的两根竖梁、与地面平行的一根横梁组成。

3.根据权利要求2所述的加载装置，其特征在于，所述的内部反力架由第一支撑槽钢，第二支撑槽钢，第三支撑槽钢，竖向工字钢和支撑底板组成，其中，第一支撑槽钢设于地面上，第二支撑槽钢垂直固定于第一支撑槽钢上，第三支撑槽钢与竖向工字钢互相平行且均垂直固定于第二支撑槽钢上，支撑底板固定于竖向工字钢上。

4.一种基于锈蚀与疲劳荷载耦合影响的钢筋混凝土粘结滑移性能的测试方法，包括如下步骤：

(1)试块浇筑：制作木模，木模内依次放入PVC管、纵筋和箍筋并绑扎，在木模顶部浇筑混凝土并振捣、养护、拆模，切割后得到试块；

(2)试块加速锈蚀：对试块的底部从里到外依次用海绵、不锈钢网和塑料薄膜进行绑扎，将试块中的钢筋接通直流电源的正极，不锈钢网接通直流电源的负极，用氯化钠溶液润湿海绵，对试块进行加速锈蚀；

(3)安装加载装置：将如权1～权3任一项所述的加载装置的外部反力架和内部反力架固定于水平反力墙上，在内部反力架的工位上放置步骤(2)得到的试块，调节MTS试验机，使试块中的钢筋穿过转换接头并被锚具锚固，且钢筋、MTS试验机同处于中轴线上；

(4)预加载：对试块进行预加载，先施加不超过1吨的竖向荷载，使得试块底部与第一挡板、第二挡板均紧密接触；再操作MTS试验机，卸载至零，并于第一挡板上安装第一位移传感器，于第二挡板上安装第二位移传感器，且第一位移传感器和第二位移传感器的顶针分别与试块接触；

(5)加载：操作MTS试验机进入加载模式，加载模式分为静力加载或疲劳加载，分别采样两种模式下位移、荷载的试验数据；

(6)数据处理与分析：对试验数据进行处理，计算平均粘结应力和平均滑移，绘制平均粘结应力-平均滑移关系曲线，根据曲线分析试块的粘结强度、残余粘结强度，据此判断在不同荷载作用情况下的试块粘结滑移性能；

所述的试块，为梁端式试块。

5.根据权利要求4所述的基于锈蚀与疲劳荷载耦合影响的钢筋混凝土粘结滑移性能的测试方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，试块长、宽、高的尺寸为300×150×250mm，并且试块中的钢筋处于偏心位置。

6.根据权利要求4所述的基于锈蚀与疲劳荷载耦合影响的钢筋混凝土粘结滑移性能的测试方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，加速锈蚀时的氯化钠溶液的质量分数为5％，腐蚀电流密度为不超过200μA/cm²。

7.根据权利要求4所述的基于锈蚀与疲劳荷载耦合影响的钢筋混凝土粘结滑移性能的测试方法，其特征在于，所述的步骤(5)中，当加载模式为静力加载时，施加荷载的加载速率为0.5mm/min；或，当加载模式为疲劳加载时，施加荷载的加载速率先升至最大疲劳荷载水平P_max，再降至最小疲劳荷载水平P_min，并进行重复加载，且疲劳荷载水平下限P_min＞0。

8.根据权利要求4所述的基于锈蚀与疲劳荷载耦合影响的钢筋混凝土粘结滑移性能的测试方法，其特征在于，所述的步骤(6)中，平均粘结应力r的计算公式为：式中F是拔出力，d是钢筋直径，l_a是锚固长度；平均滑移的计算公式为：s＝(s_l+s_f-s_Δ)/2，式中s_f为对自由端位移传感器滑移值进行平均得到的相对滑移，s_l为对加载端位移传感器滑移值进行平均得到的相对滑移，s_Δ为加载端钢筋的拉伸变形；且，式中l_Δ是位移传感器夹具固定点到加载端混凝土表面距离，为50mm；E是钢筋弹性模量；A是钢筋横截面积。