混凝土直接拉伸试验试件、试件成型模具及成套装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种混凝土直接拉伸试验试件、试件成型模具及成套装置，包括混凝土直接拉伸试验试件、混凝土直接拉伸试验试件成型模具和混凝土直接拉伸试验成套装置；混凝土直接拉伸试验试件为方截面等厚度哑铃型抗拉试件；混凝土直接拉伸试验试件成型模具包括侧模框架和底板，侧模框架由两组链合侧板对接形成；混凝土直接拉伸试验成套装置包括加载框架、加载机构、试件张拉夹持夹具、试件变形测试夹具和数据采集系统。本实用新型专利技术具有设计合理、结构简单、环保高效和测试精准的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及工程检测试验
，特别是涉及一种混凝土直接拉伸试验试件、试件成型模具及成套装置。
技术介绍
混凝土直接拉伸试验是准确获取混凝土抗拉强度、极限拉伸值以及抗拉弹性模量等一系列抗拉参数的重要技术手段,为混凝土结构设计、理论分析和性能评价提供重要依据。但目前混凝土直接拉伸试验尚无理想的试验方法和装置,混凝土单轴抗拉强度大多是通过间接拉伸试验或通过与抗压强度的经验公式换算获得。混凝土间接拉伸试验方法（如劈裂抗拉强度和抗弯拉强度）虽然较为简单，但严格来说它们并不是混凝土拉伸强度的真实反映。就混凝土抗拉强度与抗压强度之间的关系,虽然研究人员已提出各种经验公式,但在实际应用中普遍存在相关性差的问题。在进行混凝土直接拉伸试验时，合理的试件型式和张拉方式是确保试验成功的关键，长期以来，国内外科研人员曾开发了多种试件型式及相应的张拉方式，试件纵向构型可概括为柱型和哑铃型，试件横截面构型有圆形和方形，其中柱形试件端部又分为局部放大和整体放大两种。张拉方式可概括为三种：①通过在试件两端预埋组件进行张拉的内埋型（端部穿孔可作为内埋型的特殊形式）；②通过外部夹具夹持试件两端提供摩擦力对试件进行张拉的外夹型；③通过粘结材料粘结试件两端进行张拉的粘结型。理想的混凝土直接拉伸试验必须确保试件横截面上产生的应力均匀分布，完全消除应力梯度，同时还应满足准确、高效、环保、重复性好等方面的要求。但目前从国内外现有的状况看，尚无一种能完全满足这些要求的试件型式和张拉方式（装置）。对于内埋型张拉方式，不仅试件的制作过于繁琐，而且对于混凝土这种非均质的材料，要保证试件几何中心与物理中心严格一致十分困难。因此，即使试件制作良好，其试验成功率也存在不确定性。对于端部穿孔型张拉方式，除试件制作和夹持困难外，如果试件制作时不能保证孔的合理布置，那么其测试结果的准确性就难以保证。而且，这种试件在受力过程中二个拉孔处将产生应力集中，很容易造成圆孔变形，引起偏载，使断裂面很难落到预定破坏段。对于摩擦型张拉方式，由于摩擦力和试件抗压强度并无直接相关性，当测试高强混凝土试件时，可能由于摩擦力不足保证不了试件破坏，或者为保证足够摩擦力设计过长的试件又带来诸多不便。对于粘结型张拉方式，其操作程序过于复杂，首先是需要制作与试件配套的粘贴板，当试验工作量较大时，粘贴板的数量也要很大。其次是涂抹的粘结剂极易污染环境，其挥发气体还会对操作人员的健康造成危害，试验结束后，再利用粘贴板时，清除高强树脂胶也十分不易。总之，该方法浪费人力和物力，效率过低且不环保。现有八字型混凝土极限拉伸试验夹具（公告号CN201203556）主要包括基架，夹持梁铰接在基架基板上的圆孔中，两个托板分别通过托板定位销连接在基架两侧的梯形板上。该专利技术提供的八字型混凝土极限拉伸试验夹具可夹持在试验机的钳口中，试件的八字型端可伸入到基架两侧的梯形板中实现夹具与试验机的连接。该专利技术所提供的夹具虽然可对八字型混凝土试件进行夹持和拉伸试验，但实践表明试验的成功率很低，即试件的断裂几乎都在变截面处，很难发生在预定破坏段之内，所得试验结果就未能反映混凝土随机断裂的本质特性。由于在试件型式和试件张拉夹持夹具的设计方法上不能给出合理的方案，就难以避免试件变截面处的应力集中，就无法得到更有价值的试验结果，因此，有必要开发出一种结构合理、操作便捷且能准确测试混凝土直接拉伸性能的试件型式及成套装置，并便于在普通试验机上进行直接拉伸试验。
技术实现思路
本技术为解决现有技术中的不足之处，提供一种设计合理、结构简单、环保高效、测试精准的混凝土直接拉伸试验试件、试件成型模具及成套装置，包括混凝土直接拉伸试验试件、混凝土直接拉伸试验试件成型模具和混凝土直接拉伸试验成套装置。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：混凝土直接拉伸试验试件，所述试件为方截面等厚度哑铃型抗拉试件，其由上至下依次为上强固段、上加载段、上传力段、测试段、下传力段、下加载段和下强固段，测试段即为预定破坏段；各段的横截面均呈方形，且截面厚度均相等，截面宽度由预定破坏段向上强固段和下强固段逐渐增大；上加载段和下加载段侧面均设置为与试件纵向成不大于45度的斜面，上传力段两侧面设置为弧面，且弧面两端切面即为上加载段和预定破坏段的侧面，上传力段两侧面与上加载段和预定破坏段的侧面的连接界面平滑过渡，下传力段两侧面设置为弧面，且弧面两端切面即为下加载段和预定破坏段的侧面，下传力段两侧面与下加载段和预定破坏段的侧面的连接界面平滑过渡。本技术的另一目的是提供混凝土直接拉伸试验试件成型模具，该试件模具的型腔与所述的试件相对应，所述试件成型模具包括侧模框架和底板；侧模框架由两组链合侧板对接形成，每组链合侧板均由横侧板和纵侧板铰接连接而成，每组链合侧板的纵侧板的对应位置处均设置有限位槽，对接时一组链合侧板横侧板的端部插入另一组链合侧板纵侧板端部设置的限位槽中；每组链合侧板的横侧板端部外侧中心设置有侧板转轴螺栓，侧板转轴螺栓配设锁紧螺母，每组链合侧板的纵侧板端部与所述转轴螺栓对应位置处设置有侧板螺栓卡槽，两组链合侧板通过两套侧板螺栓卡槽、侧板转轴螺栓和锁紧螺母进行紧固连接，对接时一组链合侧板横侧板的侧板转轴螺栓卡入另一组链合侧板纵侧板的侧板螺栓卡槽中；底板的四周侧边中心向外均设置有底板转轴螺栓，底板转轴螺栓配设锁紧螺母，侧模框架的每块横侧板和纵侧板上与底板转轴螺栓相应位置处设置有底板螺栓卡槽，所述的底板螺栓卡槽和底板设置的底板转轴螺栓将底板和侧模框架连接为一整体的试件成型模具，连接时底板的底板转轴螺栓卡入侧模框架的的底板螺栓卡槽中。所述每组链合侧板的纵侧板的构型与所述试件的纵向侧面一致；所述底板上设置有台阶，台阶形状与所述试件的纵向截面相对应。本技术的另一目的是提供混凝土直接拉伸试验成套装置，所述成套装置包括与所述试件相配合的试件张拉夹持夹具，所述试件张拉夹持夹具包括连板、肢板、夹持梁、球铰头和T型卡板；所述连板内端部的前后侧均固定连接有倒Y字型的肢板，每个肢板均向下左右两侧分出两个肢臂，肢臂端部均设置有圆形套孔，前后侧肢板的左侧两对应肢臂和右侧两对应肢臂之间均设置有夹持梁，夹持梁通过两端设置的转轴限位在前后侧肢板对应肢臂的两个圆形套孔中，夹持梁通过转轴与圆形套孔转动连接；夹持梁中间设置有球铰窝，球铰窝内设置球铰头，球铰头与T型卡板通过顶柱固定连接为整体，左右两T型卡板的夹持面与所述试件的上加载段或下加载段的两侧面贴合。混凝土直接拉伸试验成套装置还包括试件变形测试夹具，所述试件变形测试夹具包括上框架和下框架，上框架和下框架均包括由前肢、左肢和后肢组成的固定结构和由右肢组成的可动结构，固定结构的后肢右端和右肢的后端铰接连接，固定结构的前肢右端和右肢前端通过锁销连接，所述锁销设置在右肢前端的限位槽内，限位槽的前后侧壁设置有限制锁销位置的滑动导孔，锁销中间设置有把手，介于把手和限位槽后侧壁之间的锁销杆上套装有复位弹簧，所述前肢右端部朝向锁销的侧面设置有与锁销相对应的锁销插槽，锁销压入插槽后可动结构的右肢即与固定结构组成一体的结构框架；所述左肢内侧面排列设置有至少两个顶锥，右肢内侧面中心设置有试件夹持螺钉，试件夹持螺钉穿过右肢且其顶端指向左侧；上框架本文档来自技高网...

【技术保护点】
混凝土直接拉伸试验试件，其特征在于：所述试件为方截面等厚度哑铃型抗拉试件，其由上至下依次为上强固段、上加载段、上传力段、测试段、下传力段、下加载段和下强固段，测试段即为预定破坏段；各段的横截面均呈方形，且截面厚度均相等，截面宽度由预定破坏段向上强固段和下强固段逐渐增大；上加载段和下加载段侧面均设置为与试件纵向成不大于45度的斜面，上传力段两侧面设置为弧面，且弧面两端切面即为上加载段和预定破坏段的侧面，上传力段两侧面与上加载段和预定破坏段的侧面的连接界面平滑过渡，下传力段两侧面设置为弧面，且弧面两端切面即为下加载段和预定破坏段的侧面，下传力段两侧面与下加载段和预定破坏段的侧面的连接界面平滑过渡。

【技术特征摘要】
1.混凝土直接拉伸试验试件，其特征在于：所述试件为方截面等厚度哑铃型抗拉试件，其由上至下依次为上强固段、上加载段、上传力段、测试段、下传力段、下加载段和下强固段，测试段即为预定破坏段；各段的横截面均呈方形，且截面厚度均相等，截面宽度由预定破坏段向上强固段和下强固段逐渐增大；上加载段和下加载段侧面均设置为与试件纵向成不大于45度的斜面，上传力段两侧面设置为弧面，且弧面两端切面即为上加载段和预定破坏段的侧面，上传力段两侧面与上加载段和预定破坏段的侧面的连接界面平滑过渡，下传力段两侧面设置为弧面，且弧面两端切面即为下加载段和预定破坏段的侧面，下传力段两侧面与下加载段和预定破坏段的侧面的连接界面平滑过渡。2.混凝土直接拉伸试验试件成型模具，该试件模具的型腔与权利要求1所述的试件相对应，其特征在于：所述试件成型模具包括侧模框架和底板；侧模框架由两组链合侧板对接形成，每组链合侧板均由横侧板和纵侧板铰接连接而成，每组链合侧板的纵侧板的对应位置处均设置有限位槽，对接时一组链合侧板横侧板的端部插入另一组链合侧板纵侧板端部设置的限位槽中；每组链合侧板的横侧板端部外侧中心设置有侧板转轴螺栓，侧板转轴螺栓配设锁紧螺母，每组链合侧板的纵侧板端部与所述转轴螺栓对应位置处设置有侧板螺栓卡槽，两组链合侧板通过两套侧板螺栓卡槽、侧板转轴螺栓和锁紧螺母进行紧固连接，对接时一组链合侧板横侧板的侧板转轴螺栓卡入另一组链合侧板纵侧板的侧板螺栓卡槽中；底板的四周侧边中心向外均设置有底板转轴螺栓，底板转轴螺栓配设锁紧螺母，侧模框架的每块横侧板和纵侧板上与底板转轴螺栓相应位置处设置有底板螺栓卡槽，所述的底板螺栓卡槽和底板设置的底板转轴螺栓将底板和侧模框架连接为一整体的试件成型模具，连接时底板的底板转轴螺栓卡入侧模框架的的底板螺栓卡槽中。3.根据权利要求2所述的混凝土直接拉伸试验试件成型模具，其特征在于：所述每组链合侧板的纵侧板的构型与所述试件的纵向侧面一致；所述底板上设置有台阶，台阶形状与所述试件的纵向截面相对应。4.混凝土直接拉伸试验成套装置，所述成套装置包括与权利要求1所述试件相配合的试件张拉夹持夹具，其特征在于：所述试件张拉夹持夹具包括连板、肢板、夹持梁、球铰头和T型卡板；所述连板内端部的前后侧均固定连接有倒Y字型的肢板，每个肢板均向下左右两侧分出两个肢臂，肢臂端部均设置有圆形套孔，前后侧肢板的左侧两对应肢臂和右侧两对应肢臂之间均设置有夹持梁，夹持梁通过两端设置的转轴限位在前后侧肢板对应肢臂的两个圆形套孔中，夹持梁通过转轴与圆形套孔转动连接；夹持梁中间设置有球铰窝，球铰窝内设置球铰头，球铰头与T型卡板通过顶柱固定连接为整体，左右两T型卡板的夹持面与所述试件的上加载段或下加载段的两侧面贴合。5.根据权利要求4所述的混凝土直接拉伸试验成套装置，其特征在于：它还包括试件变形测试夹具，所述试件变形测试夹具包括上框架和下框架，上框架和下框架均包括由前肢、左肢和后肢组成的固定结构和由右肢组成的可动结构，固定结构的后肢右端和右肢的后端铰接连接，固定结构的前肢右端和右肢前端通过锁销连接，所述锁销设置在右肢前端的限位槽内，限位槽的前后侧壁设置有限制锁销位置的滑动导孔，锁销中间设置有把手，介于把手和限位槽后侧壁之间的锁销杆上套装有复位弹簧，所述前肢右端部朝向锁销的侧面设置有与锁销相对应的锁销插槽，锁销压入插槽后可动结构的右肢即与固定结构组成一体的结构框架；所述左肢内侧面排列设置有至少两个顶锥，右肢内侧面中心设置有试件夹持螺钉，试件夹持螺钉穿过右肢且其顶端指向左侧；上框架和下框架均通过两个顶锥和一个试件夹持螺钉夹持在所述试件的测试段处；上框架左肢和右肢下侧面均固定连接有标距柱，标距柱外侧壁均设置有上卡箍，下框架的左肢和右肢与标...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤寄予，高丹盈，赵军，朱海堂，王宝庭，赵卓，齐新华，尤培波，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：河南;41