[实用新型]一种FRP筋材混凝土构件直接拉伸试验装置

说明书

本实用新型公开了一种FRP筋材混凝土构件直接拉伸试验装置，其包括FRP筋材混凝土构件、固定机台，FRP筋材混凝土构件包括FRP筋材、混凝土部分、前端钢管、后端钢管、贴片、工字钢、轻质钢丝、前端夹具、后端夹具、第一LVDT位移传感器、第二LVDT位移传感器、第三LVDT位移传感器；固定机台包括水平台座、反力墙，水平台座上端部装设试件承放支架，试件承放支架的支架放置面放置滚轴组件；试件承放支架前端侧装设作动器，作动器加载端的后端铰接座装设前端夹片锚具；试件承放支架后端侧的反力支座装设后端夹片锚具。通过上述结构设计，本实用新型具有结构设计新颖的优点，且能有效进行FRP筋材混凝土构件直接拉伸试验。

技术领域

本实用新型涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种FRP筋材混凝土构件直接拉伸试验装置。

背景技术

自从钢筋混凝土被广泛地应用到土木工程领域以来，钢筋的锈蚀问题一直是一个严重的安全和经济问题，尤其是在腐蚀环境中。近年来，纤维增强聚合物（FRP）以其轻质、高强、耐腐蚀等优点而被工程界所广泛关注。

需指出的是，FRP筋材作为增强材料替代混凝土中的钢筋，是一种前景广泛的解决方案。由于FRP筋材具有比钢筋更高的强度和更低的弹模，这使得结构在正常使用荷载作用下的挠度和裂缝宽度成为设计中的控制标准；因此，混凝土在受拉区的贡献便成了决定挠度和裂缝宽度的一个重要因素。尽管混凝土受拉易裂，但试验表明其在开裂后依然会为构件整体性能提供额外的刚度，这种现象称为“拉伸刚化效应”，它对整体结构性能的贡献是显著的。“拉伸刚化效应”在较低荷载的情况下，对构件挠度和裂缝宽度的准确预测意义重大。

相比FRP筋材混凝土构件，钢筋混凝土的“拉伸刚化效应”在结构性能的设计和分析中已经得到了比较完善的研究，为在受弯构件挠度计算中引入“拉伸刚化效应”的影响，钢筋混凝土构件规范ACI 318-05采用钢筋混凝土截面刚度由未开裂状态逐渐降低到开裂状态的方法。目前，关于FRP筋材混凝土构件的设计有几个设计建议和原则，其中基于ACI318-05提出的ACI方程是目前最权威的一套建议，然而这些方程对FRP配筋混凝土构件的使用能力极限状态性能的预测偏于不安全。其他还包括JSCE(1997)、ISIS(2001)和ACI(2003) (ACI 440.1 R-03)等在内的FRP配筋混凝土构件设计原则的规范，也全部低估了构件在使用荷载下的挠度，尤其是在低配筋率下。此外，不同研究人员对方程中的部分开裂截面有效惯性矩的处理有所不同，对如何解释“拉伸刚化效应”，目前还没有达成一致意见。因此，传统增强筋材混凝土结构存在以下问题：

1、传统钢筋混凝土结构的应用广泛，但钢筋的锈蚀是一个严重的安全和经济问题；

2、纤维增强聚合物（FRP）是一种新型材料，具有高强度和低弹模的特点，和钢筋相比性能差异较大；

3、把FRP筋材作为增强筋材用于和混凝土共同工作，其分析方法和钢筋混凝土构件不同，其挠度和裂缝宽度成为控制因素；

4、现有规范低估了FRP筋材混凝土构件在使用荷载下的挠度；

5、受拉区混凝土在裂后提供额外的刚度的现象称为“拉伸刚化效应”，不同研究者对“拉伸刚化效应”的分析还未达成共识；

6、国内还没有研究者从事相关方面的研究，目前现有装置不能进行增强筋材混凝土拉伸刚化性能试验研究。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种FRP筋材混凝土构件直接拉伸试验装置，该FRP筋材混凝土构件直接拉伸试验装置结构设计新颖，且能够有效地进行FRP筋材混凝土构件直接拉伸试验，即能够有效地适用于增强筋材混凝土拉伸刚化性能试验研究。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现。