[发明专利]一种满贴FRP与混凝土界面的双剪实验方法及装置

权利要求书

1.一种满贴FRP与混凝土界面的双剪实验装置，其特征在于，所述装置包括混凝土试块模具、紧固装置、周边夹紧装置、螺纹钢筋、组合加载头以及DIC装置和试验机；

所述混凝土试块模具包括底板、两块侧板、两块端板和一块隔板；模具通过底板、两块侧板、两块端板和一块隔板构造尺寸相同的两个矩形腔室，用于制作两个混凝土试块；采用螺钉将各部件进行连接；隔板设置于两个腔室之间，隔板中央开有一螺孔，两块端板中央均开有一圆孔，所述螺孔和圆孔用以安装两个混凝土试块对中定位和加载用的两根尺寸相同的螺纹钢筋；

所述紧固装置共有两组垫片、螺母和紧固帽；紧固帽与混凝土试块端部接触的内面设有中空盲孔，外面与垫片和螺母相连；紧固帽的内孔与螺纹钢筋配制；

所述紧固帽为方形，紧固帽边长比混凝土试块横截面的边长小2～3毫米；

所述螺纹钢筋的一端通过组合加载头与试验机相连，另一端为自由端，并通过螺纹与紧固装置相连，用以约束混凝土试块的轴向位移，并增加螺纹钢筋的抗拔力；

所述周边夹紧装置包括两组螺栓、垫片和螺母、夹片；螺母与螺栓配制；周边夹紧装置用以约束试件的横向位移，在实验过程中防止混凝土试块崩落和劈裂，具体为在双剪试件的两端以及一个混凝土试块的自由端这3个位置安装周边夹紧装置；

所述周边夹紧装置的夹片呈矩形，其宽度应为混凝土试块长度的1/10～1/8；

所述组合加载头包括垫片和螺母、销栓、外夹具以及内夹具；外夹具的上部直杆与试验机配制和连接，下部与内夹具和销栓配制；内夹具的下端通过内螺纹与螺纹钢筋连接，上端通过销栓与外夹具相连；垫片和螺母与销栓配制。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混凝土试块模具中的螺孔位置、圆孔位置以及两个混凝土试块的横截面形心位置相一致。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，组合加载头中销栓的直径比外夹具的销栓孔小0.5～1.0mm，使内夹具能自由摆动，以达到自动平衡试件在安装和加载过程中存在的扭矩和偏心弯矩的目的，确保试件的FRP-混凝土界面处于面内纯剪切的加载状态。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，螺纹钢筋端部与组合加载头中内夹具的连接部分的长度≥5d，d为螺纹钢筋的直径。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，试验机采用电液伺服动静试验机，加载速度设定为≤0.005mm/s；DIC测试装置中的CCD相机的采集频率设置为≥1Hz。

6.一种满贴FRP与混凝土界面的双剪实验方法，所述方法通过权利要求1-5所述的满贴FRP与混凝土界面的双剪实验装置实现，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)制备双剪实验试件，具体为：

双剪试件的制备步骤包括：

(1-1)将两根等长的螺纹钢筋从混凝土试块模具两端的圆孔穿过至中间隔板的螺纹孔中，保证两根螺纹钢筋拧进螺纹孔的深度小于隔板厚度的一半；

(1-2)将搅拌好的混凝土浇筑于模具中，经过振动棒捣实后，养护1天后拆模；

(1-3)按照养护标准对混凝土试块养护28天后，打磨混凝土试块的两侧，即与FRP的粘贴面至粗骨料露出，再用丙酮清洁粘贴面；

(1-4)将紧固装置与螺纹钢筋的自由端连接，并使紧固帽的凸缘一侧与混凝土试块端面紧接；

(1-5)编制与试件尺寸相吻合的FRP片材，用A，B胶将FRP粘贴于混凝土试块两侧，再将尼龙板置于FRP的外侧，用G形夹夹紧尼龙板，待A，B粘结胶固化48小时后，拆掉G形夹和尼龙板即可完成双剪试件的制作；

(2)安装周边夹紧装置，将试件夹紧；

(3)选择自由端没有安装周边夹紧装置的混凝土试块，在其粘贴了FRP的表面上制作散斑；

(4)将组合加载头的上端与试验机连接，下端与双剪试件的螺纹钢筋连接；

(5)安装DIC测试装置，对准涂有散斑的FRP表面测试区域；

(6)实施双剪实验，采用图像处理软件对FRP的变形云图进行处理，获得摄像区域内任一横截线的位移场。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中制作的散斑的斑点需要大小适中，以保证DIC测试装置的测量精度达到0.01像素。