一种实现钢管约束混凝土试件轴压的装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种实现钢管约束混凝土试件轴压的装置，包括钢管和浇筑在钢管内部的核心混凝土，在钢管的两端预留有未填充核心混凝土的凹槽，在钢管两端的凹槽内设置有加载头，加载头一端插入凹槽与核心混凝土端面接触，加载头另一端设置加载帽，在加载头的侧面上沿周向等间距环绕设置有若干片单向应变片；本发明专利技术还涉及一种实现钢管约束混凝土试件轴压的装置的工作方法。本发明专利技术能够直接通过观察对比应变片产生的数值，更加精准地进行判断混凝土是否处于轴向压力状态，并依据应变数值有效准确地调节试件的相应位置，确保核心混凝土在加载过程中处于受轴向压力状态，提高实验数据的准确性和可靠性。

A device for realizing axial compression of steel tube confined concrete specimen and its working method

The invention relates to a device for realizing axial compression of steel tube confined concrete specimens, which comprises steel tube and core concrete poured into steel tube, a groove for unfilled core concrete is reserved at both ends of the steel tube, a loading head is arranged in the groove at both ends of the steel tube, and a groove at one end of the loading head is inserted to contact the end face of the core concrete. A loading cap is arranged at the other end of the loading head, and a number of unidirectional strain gages are arranged around the side of the loading head at equal spacing along the circumference; the invention also relates to a working method for realizing the axial compression of the steel tube confined concrete specimen. The invention can directly judge whether the concrete is in the axial pressure state by observing and comparing the values generated by the strain gauge, and effectively and accurately adjust the corresponding position of the specimen according to the strain value, so as to ensure that the core concrete is in the axial pressure state during the loading process, and improve the accuracy of the experimental data. Sex and reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种实现钢管约束混凝土试件轴压的装置及其工作方法
本专利技术涉及一种实现钢管约束混凝土试件轴压的装置及其工作方法。技术背景钢管混凝土结构具有承载力高、延性好、抗震性能佳等特点，在土木工程领域应用日趋广泛。钢管混凝土受力状态分为两种，一种是核心混凝土受压、钢管既纵向受压又横向受拉，另一种是核心混凝土受压、钢管只横向受拉。相比第一种结构形式的钢管混凝土，后一种形式的钢管约束混凝土结构受力更合理，更能发挥两种材料优势，其承载力更高而受到关注。钢管约束核心混凝土柱轴压试验也在实验室中逐步开展，该试验在试件正式加载前要进行几何对中和物理对中，现有的物理对中方法，是在试件的钢管外侧表面进行对称地贴应变片，通关观察同一高度应变片数据的差异进行判断试件截面受力状态，然后相应地调节试件放置位置，使核心混凝土承受轴向均布荷载，该试验的缺点在于钢管约束核心混凝土轴压试验加载初期，钢管与混凝土界面虽然存在粘结应力，但是此时即使混凝土承受荷载很大，由界面传递给钢管的竖向荷载小，产生的横向和竖向变形小，同一高度的钢管竖向应变片数据较小，不能确定是否钢管处于轴压状态。而当竖向应变片所测的数值较大时，对应的所施加的荷载会非常大，内部混凝土是否有裂缝开展，也无法观测到，对试件的正式加载有无影响也无法判断，且钢管与混凝土接触界面粗糙程度不一，传递给钢管同一高度测点的竖向荷载大小不一，导致钢管竖向变形有差异。因此现有的钢管核心约束混凝土柱轴压试验的试件物理对中方法，对内部核心混凝土受荷过程的应力和变形无法观测，调节对中的结果不可靠，所得试验数据结果与实际有较大偏差，并未真实反映钢管核心约束混凝土柱在轴压过程中的受力和破坏状态。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供了一种实现钢管约束混凝土试件轴压的装置及其工作方法，能够更加精准地进行判断混凝土是否处于受轴向压力状态，提高实验结果准确性和可靠性。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：包括钢管和浇筑在钢管内部的核心混凝土，在钢管的两端预留有未填充核心混凝土的凹槽，在钢管两端的凹槽内设置有加载头，加载头一端插入凹槽与核心混凝土端面接触，加载头另一端设置加载帽，在加载头的侧面上沿周向等间距环绕设置有若干片单向应变片。进一步的，所述单向应变片贴在加载头伸出凹槽的部位。进一步的，加载头截面尺寸与核心混凝土截面尺寸相同，应变片测量方向与加载头侧面高度方向一致。本专利技术提供的另一种技术方案是：一种实现钢管约束混凝土试件轴压的装置的工作方法，包括所述的实现钢管约束混凝土试件轴压的装置；（1）将钢管的一端使用一定深度的塞子塞住，从钢管的另一端向钢管内部浇筑核心混凝土，当核心混凝土距离浇筑端一定距离后停止浇筑，并保持钢管竖直立着进行养护；（2）养护完一段时间后，核心混凝土完全凝固，将塞在钢管一端的塞子取下，这样使钢管中间段被核心混凝土填充，在钢管的两端预留有凹槽，对钢管内的核心混凝土试件两端端面进行打磨；（3）打磨后，将两个加载头一端面分别与两个加载帽进行焊接，并在每个加载头的侧面上等间距环绕贴上若干片单向应变片，应变片贴在靠近加载帽的一端，并将两个加载头未焊有加载帽的一端分别塞进钢管两端的凹槽内，并使加载头的端面与核心混凝土端面接触；（4）对加载帽施加载荷，载荷方向垂直于加载帽的端面，通过观察贴在加载头侧面的若干片单向应变片产生的应变量，判断核心混凝土截面是否受轴向均布压力，是否需要调节钢管核心混凝土试件位置。若单向应变片产生的应变量不相等，并且各单向应变片产生的应变量相差的数值超过一定值时，说明加载头侧面的不同方向受力产生的应变不同，进一步的说明加载头受到轴向压力发生偏心，此时钢管核心混凝土试件受到非轴向压力，此时应停止加载，寻找轴向压力发生偏心的原因，若各单向应变片产生的应变量数值相等或相差的数值极小，则说明加载头侧面的不同方向受力产生的应变相同，进一步的说明加载头受到轴向压力对中良好，此时钢管核心混凝土试件受到轴向压力无需进行调整。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术能够直接通过观察对比对称布置的应变片的数值，更加精准可靠地进行判断核心约束混凝土是否处于轴压受力状态，并依据应变数值有效准确地调节试件的相应位置，确保核心混凝土在加载过程中处于轴压的受力状态，提高实验数据的准确性和可靠性；（2）本专利技术适用于钢管核心约束混凝土柱轴压和偏压试验，特别是在短柱轴压试验中，物理对中调节结果具有较高的可靠性；（3）本专利技术由于钢管端部无需焊接短板，减少钢铁的用量，并且可以简化试件加工程序，有利于降低试验费用。为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1为本专利技术的构造示意图；图2为本专利技术的钢管及混凝土试件构造示意图主视图；图3为本专利技术的加载机构的构造示意图主视图；图4为本专利技术的加载机构的构造示意图俯视图。图中：1-钢管；2-核心混凝土；3-加载头；4-单向应变片；5-加载帽；6-凹槽。具体实施方式为使得本专利技术的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细说明。如图1~4所示，一种实现钢管约束混凝土试件轴压的装置，包括包括钢管1和浇筑在钢管内部的核心混凝土2，在钢管1的两端预留有未填充核心混凝土2的凹槽6，在钢管1两端的凹槽6内设置有加载头3，加载头3一端插入凹槽6与核心混凝土2端面接触，加载头3另一端设置加载帽5，在加载头的侧面上沿周向等间距环绕设置有若干片单向应变片4。本实施例中，所述单向应变片4贴在加载头3伸出凹槽6的部位。本实施例中，加载头3截面尺寸与混凝土2截面尺寸相同，应变片4测量方向与加载头3侧面高度方向一致。一种实现钢管约束混凝土试件轴压的装置的工作方法，包括所述的实现钢管约束混凝土试件轴压的装置；（1）将钢管1的一端使用一定深度的塞子塞住，从钢管1的另一端向钢管1内部浇筑核心混凝土2，当核心混凝土2距离浇筑端一定距离后停止浇筑，并保持钢管1竖直立着进行养护；（2）养护完一段时间后，核心混凝土2完全凝固，将塞在钢管1一端的塞子取下，这样使钢管1中间段被核心混凝土2填充，在钢管1的两端预留有凹槽6，对钢管1内的核心混凝土2试件两端端面进行打磨；（3）打磨后，将两个加载头3一端面分别与两个加载帽5进行焊接，并在每个加载头3的侧面上等间距环绕贴上若干片单向应变片4，单向应变片4贴在靠近加载帽5的一端，并将两个加载头3未焊有加载帽5的一端分别塞进钢管1两端的凹槽6内，并使加载头3的端面与核心混凝土2端面接触；（4）对加载帽5施加载荷，载荷方向垂直于加载帽5的端面，通过观察贴在加载头3侧面的若干片单向应变片4产生的应变量，判断核心混凝土2截面是否受轴向均布压力，是否需要调节钢管核心混凝土试件位置。若单向应变片4产生的应变量不相等，并且各单向应变片4产生的应变量相差的数值超过一定值时，说明加载头3侧面的不同方向受力产生的应变不同，进一步的说明加载头3受到轴向压力发生偏心，此时钢管核心混凝土试件受到非轴向压力，此时应停止加载，寻找轴向压力发生偏心的原因，若各单向应变片4产生的应变量数值相等或相差的数值极小，则说明加载头3侧面的不同方向受力产生的应变相同，进一步的说明加载头3受到轴向压力对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现钢管约束混凝土试件轴压的装置，包括钢管和浇筑在钢管内部的核心混凝土，在钢管的两端预留有未填充核心混凝土的凹槽，在钢管两端的凹槽内设置有加载头，加载头一端插入凹槽与核心混凝土端面接触，加载头另一端设置加载帽，在加载头的侧面上沿周向等间距环绕设置有若干片单向应变片。

【技术特征摘要】
1.一种实现钢管约束混凝土试件轴压的装置，包括钢管和浇筑在钢管内部的核心混凝土，在钢管的两端预留有未填充核心混凝土的凹槽，在钢管两端的凹槽内设置有加载头，加载头一端插入凹槽与核心混凝土端面接触，加载头另一端设置加载帽，在加载头的侧面上沿周向等间距环绕设置有若干片单向应变片。2.根据权利要求1所述的实现钢管约束混凝土试件轴压的装置，其特征在于：所述单向应变片贴在加载头伸出凹槽的部位。3.根据权利要求1所述的实现钢管约束混凝土试件轴压的装置，其特征在于：加载头截面尺寸与核心混凝土截面尺寸相同，应变片测量方向与加载头侧面高度方向一致。4.一种实现钢管约束混凝土试件轴压的装置的工作方法，包括如权利要求1所述的检测钢管混凝土受压时偏压现象的装置，其特征在于：（1）将钢管的一端使用一定深度的塞子塞住，从钢管的另一端向钢管内部浇筑核心混凝土，当核心混凝土距离浇筑端一定距离后停止浇筑，并保持钢管竖直立着进行养护；（2）养护完一段时间后，核心混凝土完全凝固，将塞在钢管一端的塞子取下，这样使钢管中间段被核心混凝土填充，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦建刚，袁员，罗霞，吕健源，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35