[发明专利]用于测量纤维增强复合筋应力松弛的装置及其测量方法

说明书

本发明提供一种用于测量纤维增强复合筋应力松弛的装置及其测量方法，纵向支撑的两端分别通过固定螺钉和对中垫板的第一端固连，应变传导铁杆的第一端和千分表的第一端固连，FRP筋的中部位于纵向支撑的内部，FRP筋的加载端和测量端分别通过环氧树脂和螺纹套筒连接，并伸出纵向支撑的外部。测量方法主要步骤为：首先利用环氧树脂在FRP筋两端粘结螺纹套筒，接着将FRP筋依次与测量装置其它零件组装；然后通过数据采集系统对测量装置进行平衡，并采用扳手缓慢旋转加载螺母，对FRP筋进行张拉；最后根据采集的数据计算FRP筋的应力松弛率。本发明给出了反力架与螺纹套筒刚度下限量化指标，通过计算即可判断反力架及螺纹套筒与FRP筋是否适配，测量精度高。

技术领域

本发明涉及纤维复合增强材料FRP性能检测领域，特别涉及一种用于测量纤维增强复合筋应力松弛的装置及其测量方法。

背景技术

FRP筋是一种由纤维及树脂复合工艺组合而成的新型复合材料，由于其抗拉强度高，耐腐蚀性好，被广泛应用于极端恶劣环境下的桥梁结构与海洋工程。FRP筋强度高但弹性模量较低，结构中正常配置FRP筋的构件达到正常使用极限状态时，FRP筋强度难以充分发挥，限制了FRP筋高强特性的发挥。采用预应力技术能够有效提高FRP筋强度利用，改善构件使用性能。施加预应力的FRP材料具有松弛效应，会造成预应力损失。

现有研究表明：即使采用同种纤维，不同生产商提供的FRP筋的松弛行为仍表现出明显差异，难以采用统一的松弛率对其性能进行评估。基于此，根据短期实测数据推演FRP筋全寿命周期松弛规律，进而计算相应应力损失的方法已得到普遍认可。

松弛试验一般需使用反力架，若先张拉FRP筋，而后将其固定于反力架内，则放张过程中反力架产生的压缩变形会对FRP筋应力变化的测量产生干扰，造成检测结果精度差。基于此，为使FRP筋张拉与反力架压缩同步发生，提出一种消除反力架变形影响的FRP筋应力松弛测量装置，采用该装置进行松弛试验能够有效保障检测精度。同时，FRP筋弹性模量具有时随效应，通过测量筋体应变获取相应应力的方法并不适用，需设置荷载传感器监测荷载变化。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于测量纤维增强复合筋应力松弛的装置及其测量方法，主要是通过穿心荷载传感器对FRP筋所受应力进行测量，来获得FRP筋在长期荷载下的应力松弛规律，具有测量精度高，操作便捷等优点。

本发明提供了一种用于测量纤维增强复合筋应力松弛的装置，其包括纵向支撑、对中垫板、固定螺钉、应变传导铁杆、千分表、FRP筋、螺纹套筒、对中橡胶塞、穿心荷载传感器、加载螺母、限转螺母、卡钳、限转螺钉、带圆孔螺纹插销、环氧树脂和辅助螺母。所述纵向支撑的两端分别通过固定螺钉和所述对中垫板的第一端固定连接，所述纵向支撑的外表面的上端设有应变传导铁杆螺孔和千分表螺孔，所述应变传导铁杆的第一端和所述千分表的第一端固定连接，所述应变传导铁杆的第二端和第三端分别通过带圆孔螺纹插销与所述应变传导铁杆螺孔连接，所述千分表的第二端和所述千分表螺孔固定连接，所述FRP筋的中部位于所述纵向支撑的内部，所述FRP筋的加载端和测量端分别通过环氧树脂和所述螺纹套筒的内部固定连接，并伸出所述纵向支撑的外部。所述加载螺母位于所述FRP筋的加载端，所述穿心荷载传感器位于所述FRP筋的测量端，位于加载端的所述螺纹套筒的第一端通过加载螺母和所述对中垫板的第二端连接，位于测量端的所述螺纹套筒的第一端通过穿心荷载传感器和所述对中垫板的第二端连接，所述螺纹套筒的第二端伸出所述纵向支撑的外部。所述限转螺母、所述辅助螺母、所述卡钳和所述限转螺钉均与位于FRP筋加载端的加载螺母位于同一侧，所述限转螺母和所述辅助螺母的内表面和位于加载端的螺纹套筒外表面的第二端连接，所述限转螺母的外表面和所述卡钳的内表面套接，所述限转螺钉位于所述卡钳的外表面，并和所述卡钳的外表面连接，所述卡钳的第一端和所述对中垫板的第三端固定连接。

可优选的是，所述纵向支撑、所述对中垫板和所述固定螺钉组成反力架，所述纵向支撑、所述对中垫板、所述FRP筋、所述螺纹套筒、所述对中橡胶塞、所述穿心荷载传感器、所述加载螺母、所述限转螺母、所述辅助螺母和所述卡钳的轴线在同一条直线上。