一种双剪实验防偏心加载夹持装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双剪实验防偏心加载的夹持装置，包括两个结构相同的组合式加载头，所述组合式加载头包括叉形夹具、吊环、销栓连接装置，所述叉形夹具的一端设置有被试验机夹持的直杆部，另一端沿叉形夹具轴线居中设置有开口槽，所述吊环一端通过垂直贯穿所述叉形夹具的销栓连接装置同轴地铰接设置在叉形夹具的开口槽内，另一端设置有螺纹孔。本发明专利技术还公开了一种双剪实验防偏心加载的夹持方法。本发明专利技术可自动抵消安装试件时由试验机夹持试件引起的扭矩，平衡试件由于制作误差引起的弯矩，避免试件在制作、夹持和加载过程中受扭和/或偏心受弯，以消除偏心加载对面内剪切实验结果的影响，确保纯剪切加载状态，实现纯正的双剪实验。

A double shear test anti eccentricity loading clamping device and method

The invention discloses a double clip anti eccentric loading experiment and holding device, including two same combined loading head, the combined loading head comprises a fork clamp, rings, pin connecting device, one end of the fork clamp is provided with straight rod is clamped by the test machine, on the other one end is arranged in the center of the opening groove along the fork clamp pin axis, one end of the rings through the fork fixture through the vertical connecting device is arranged in the opening groove coaxially hinged fork fixture, the other end is provided with a threaded hole. The invention also discloses a clamping method of double shear test against eccentricity loading. The invention can automatically offset mounting specimens by testing machine clamping specimen caused by the torque balance, specimen fabrication error caused due to the bending moment, avoid specimen in production, clamping and loading torsion and / or eccentric bending, in order to eliminate the effects of experimental results of shear eccentric loading of the opposite, ensure the pure shear loading state, realize the double shear experiment of pure.

【技术实现步骤摘要】
一种双剪实验防偏心加载夹持装置及方法
本专利技术属于混凝土结构加固检测领域，特别是涉及解决加固材料/构件-混凝土界面等的双剪实验加载过程中出现偏心问题的一种双剪实验防偏心加载夹持装置及方法。
技术介绍
由于钢筋锈蚀、材料劣化、设计标准提高与施工缺陷等原因，导致大量在役钢筋混凝土(RC)结构需要加固维修。粘贴加固法是用粘结胶将加固材料/构件粘贴到混凝土结构上，通过加固材料/构件与混凝土界面之间的粘结剪应力，实现荷载的传递，以达到共同受力，提高承载力的加固目的。因此，加固材料/构件与混凝土界面的粘结性能是外贴加固RC结构技术的关键，主要通过面内剪切实验来研究，间接双剪实验是其中常用的方法，制作试件时，预先在混凝土试块内埋入带肋钢筋，实验中由试验机夹头夹住两端的钢筋进行加载，通过钢筋与混凝土之间的粘结力传递到界面上，使界面承受剪切力。该实验中最大的难点在于如何保证加固材料/构件与混凝土界面处于纯剪切加载状态。其原因是用于加载的带肋钢筋表面螺纹不平导致安装试件时产生扭矩T、试件两端钢筋中心之间的微小差距产生了附加弯矩M，导致将试件安装于试验机、加载头夹紧试件时发生界面意外剥离而导致实验失败。有学者采用带有万向球铰的夹具或在两个混凝土试块中埋入四根定位螺纹钢，通过套筒连接，加载时旋开套筒的方法来解决双剪实验的加载偏心问题。然而，球铰与夹具之间的空位在施加荷载时易产生晃动，尤其是在疲劳荷载反复作用下其晃动甚烈；四根定位螺杆要求两个试块之间预留较大的空位，对试验机的空间要求高，且实际操作过程中由于制作试件的误差，使四根钢筋完全对中有一定难度。另外，这两种方法均没有解决试验机夹持试件时会产生较大的扭矩容易导致FRP-混凝土界面意外剥离破坏的根本问题。
技术实现思路
对于加固材料/构件与混凝土的界面及其它类似双剪实验，为了解决试件夹持时容易产生扭矩、试件不对中而产生偏心弯矩的问题，使实验对象(如加固材料/构件与混凝土的界面)处于纯剪切加载状态，本专利技术提供了一种双剪实验防偏心加载夹持方法及装置。本专利技术的技术方案如下：一种双剪实验防偏心加载的夹持装置，连接于试验机和混凝土试件上、下两端的螺纹杆之间，包括两个结构相同的组合式加载头，所述的组合式加载头包括叉形夹具、吊环、销栓连接装置，所述的叉形夹具的一端设置有被试验机夹持的直杆部，另一端沿叉形夹具轴线居中设置有与所述吊环形状相匹的开口槽，所述的吊环一端通过垂直贯穿所述叉形夹具的销栓连接装置同轴地铰接设置在叉形夹具的开口槽内，另一端设置有用于连接混凝土试件螺纹杆的螺纹孔。进一步地，所述组合式加载头的材料采用高强度结构钢，所述叉形夹具直杆部的直径和长度与试验机夹具相匹配，其余尺寸与各部分抗剪要求和试验机空间尺寸要求相匹配。进一步地，所述的销栓连接装置包括销栓、垫片、螺母，所述的叉形夹具和吊环上沿垂直轴向的方向均设置有同心的铰接通孔，所述所述销栓穿入铰接通孔与垫片、螺母相连接。进一步地，所述的吊环的螺纹孔与混凝土试件两端的螺纹杆均采用同径标准型螺纹，螺纹杆的连接长度≥5d，d为钢筋的直径。进一步地，所述吊环顶端、侧面与叉形夹具的开口槽之间均预留有间隙，使吊环可绕销栓转动-15°～15°。进一步地，所述述吊环的侧面与叉形夹具的开口槽之间预留有0.5mm～1.5mm间隙。进一步地，所述销栓直径比铰接通孔小0.1～0.5mm。进一步地，所述销栓远离螺母的一端呈T形，直径大于铰接通孔的直径。一种基于所述装置的双剪实验防偏心加载的夹持方法，包括以下步骤：1)制作双剪试件，将要预埋入试件用来加载的带肋钢筋外漏端头加工外螺纹，所述外螺纹的长度≥5d，d为钢筋的直径，用透明胶带将已经加工外螺纹的钢筋端头封闭；防止制作试件过程中砂浆填满螺纹，同时防止钢筋生锈，不便于连接。2)将吊环和试件相连接，双剪试件制作好之后，在进行加载之前，拆除钢筋端头的透明胶带，清理干净，将吊环旋进试件两端的钢筋端头外螺纹部分，实现和试件的连接；3)在试验机上安装好上端的组合式加载头和试件，通过销栓连接装置将上端的组合式加载头的叉形夹具和吊环相铰接，启动万能材料试验机的上夹头，施力夹紧所述组合式加载头，试件成悬挂状态；4)下端的组合式加载头的安装，通过调节试验机加载横梁的位置，使下端的组合式加载头中的吊环和叉形夹具中的孔位对中并销栓连接装置相铰接，启动试验机下夹头，施力夹紧，完成试件安装，便可实施加载试验。进一步地，步骤2)中，所述吊环旋进试件两端的钢筋端头外螺纹的深度≥5d,d为钢筋的直径。本专利技术与现有技术相比，其显著的优点是：1)试件端部钢筋与夹持装置通过螺纹连接，可以通过螺纹旋转自动抵消试件夹持或加载过程中可能存在的扭矩，避免界面因为受扭而产生意外剥离破坏。2)吊环与叉形夹具通过销栓连接，可以绕销栓小角度摆动，以平衡试件夹持或加载过程中可能存在的弯矩。3)确保双剪实验处于纯剪切加载状态。通过以上措施，抵消了由于制作等误差、试件安装夹持时导致存在的微小弯矩和扭矩，从而保证了双剪试件处于纯剪切加载状态，可以顺利实施在静载和疲劳荷载下的双剪实验。4)节约加载空间。由于需要保证一定的有效粘贴长度和传力长度，双剪试件尺寸较长，对于试验机空间受限时，在试件两端安装夹持装置存在困难。本专利技术中利用吊环和叉形夹具通过侧面嵌入的方式进行连接，能有效减少夹持装置的尺寸，节约空间。附图说明图1为本专利技术实施例的夹持装置在FRP-混凝土界面双剪实验中的应用示意图。图2为本专利技术实施例的夹持装置的装配示意图。图3为本专利技术实施例的叉形夹具的主视示意图。图4为本专利技术实施例的叉形夹具的左视示意图。图5为本专利技术实施例的吊环的主视示意图。图6为本专利技术实施例的吊环的左视示意图。图7为本专利技术实施例的销栓和垫片、螺母构造示意图。图中所示：1-叉形夹具；2-吊环；3-销栓；4-垫片；5-螺母；6-试件。具体实施方式下面结合实施例及附图1～附图5对本专利技术做进一步描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一如图1至图7所示，一种双剪实验防偏心加载夹持装置，应用于FRP-混凝土界面在静载和疲劳荷载下的双剪实验中，连接于试验机和混凝土试件上、下两端的螺纹杆之间，为了消除安装和夹持过程中存在的扭矩和偏心弯矩对试件不利影响，采用了和试件6两端相连的夹持装置，包括上下两个结构相同的组合式加载头，所述的组合式加载头包括叉形夹具1、吊环2、销栓连接装置，所述的叉形夹具1的一端设置有被试验机夹持的直杆部，另一端沿叉形夹具1轴线居中设置有与所述吊环形状相匹的开口槽，所述的吊环2一端通过垂直贯穿所述叉形夹具1的销栓连接装置同轴地铰接设置在叉形夹具1的开口槽内，另一端设置有用于连接混凝土试件螺纹杆的螺纹孔。所述的销栓连接装置包括销栓3、垫片4、螺母5，所述的叉形夹具1和吊环2上沿垂直轴向的方向均设置有同心的铰接通孔，所述所述销栓3穿入铰接通孔与垫片4、螺母5相连接。所述组合式加载头的材料采用高强度结构钢，所述叉形夹具1直杆部的直径和长度与试验机夹具相匹配，其余尺寸与各部分抗剪要求和试验机空间尺寸要求相匹配。图1～7中，有关符号说明如下：b1——叉形夹具1和吊环2连接部分边长；b2——叉形夹具1开口槽顶部宽度；b2’——吊环2顶部宽度；b3——叉形夹具1开口槽底部宽度；b3’——吊环2底部宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双剪实验防偏心加载的夹持装置，连接于试验机和混凝土试件上、下两端的螺纹杆之间，其特征在于：包括两个结构相同的组合式加载头，所述的组合式加载头包括叉形夹具(1)、吊环(2)、销栓连接装置，所述的叉形夹具(1)的一端设置有被试验机夹持的直杆部，另一端沿叉形夹具(1)轴线居中设置有与所述吊环形状相匹的开口槽，所述吊环(2)一端通过垂直贯穿所述叉形夹具(1)的销栓连接装置同轴地铰接设置在叉形夹具(1)的开口槽内，另一端设置有用于连接混凝土试件螺纹杆的螺纹孔。

【技术特征摘要】
1.一种双剪实验防偏心加载的夹持装置，连接于试验机和混凝土试件上、下两端的螺纹杆之间，其特征在于：包括两个结构相同的组合式加载头，所述的组合式加载头包括叉形夹具(1)、吊环(2)、销栓连接装置，所述的叉形夹具(1)的一端设置有被试验机夹持的直杆部，另一端沿叉形夹具(1)轴线居中设置有与所述吊环形状相匹的开口槽，所述吊环(2)一端通过垂直贯穿所述叉形夹具(1)的销栓连接装置同轴地铰接设置在叉形夹具(1)的开口槽内，另一端设置有用于连接混凝土试件螺纹杆的螺纹孔。2.根据权利要求1所述的双剪实验防偏心加载的夹持装置，其特征在于：所述组合式加载头的材料采用高强度结构钢，所述叉形夹具(1)直杆部的直径和长度与试验机夹具相匹配，其余尺寸与各部分抗剪要求和试验机空间尺寸要求相匹配。3.根据权利要求1所述的双剪实验防偏心加载的夹持装置，其特征在于：所述的销栓连接装置包括销栓(3)、垫片(4)、螺母(5)，所述的叉形夹具(1)和吊环(2)上沿垂直轴向的方向均设置有同心的铰接通孔，所述所述销栓3穿入铰接通孔与垫片(4)、螺母(5)相连接。4.根据权利要求1所述的双剪实验防偏心加载的夹持装置，其特征在于：所述的吊环(2)的螺纹孔与混凝土试件两端的螺纹杆均采用同径标准型螺纹，螺纹杆的连接长度≥5d，d为钢筋的直径。5.根据权利要求1所述的双剪实验防偏心加载的夹持装置，其特征在于：所述吊环(2)顶端、侧面与叉形夹具(1)的开口槽之间均预留有间隙，使吊环(2)可绕销栓3转动-15°~15°。6.根据权利要求5所述的双剪实验防偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑小红，黄培彦，熊勇，郭馨艳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44