一种BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统及测试方法技术方案

本发明专利技术提供了一种BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统及测试方法，涉及结构筋与混凝土粘结试验领域。该试验系统包括刚性支座、传力支架结构和位移检测元件，传力支架结构与刚性支座活动装配，刚性支座的一侧设有挡止面，刚性支座上开设有通孔，以供BFRP筋混凝土试件的BFRP筋的加载端穿出；传力支架结构的中部设有容置空间，传力支架结构的上部设有冲击加载部，冲击加载部与刚性支座上下间隔布置；传力支架结构的下部设有拉伸加载部，拉伸加载部位于刚性支座的下侧，拉伸加载部用于与BFRP筋的加载端连接，以传递冲击力对BFRP筋形成动态拉拔力；位移检测元件用于与BFRP筋的自由端配合，以检测BFRP筋的自由端的轴向位移量。以检测BFRP筋的自由端的轴向位移量。以检测BFRP筋的自由端的轴向位移量。

【技术实现步骤摘要】
一种BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统及测试方法


[0001]本专利技术涉及结构筋与混凝土粘结试验
，特别是涉及一种BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统及测试方法。

技术介绍

[0002]玄武岩纤维筋也称为“BFRP筋”，具有抗拉强度高、耐腐蚀性好、吸湿性低、绝缘性好，以及膨胀系数与混凝土接近等优点，可作为替代钢筋的新型材料，广泛应用于建筑、桥梁、海洋等工程中。
[0003]不论是BFRP筋，还是钢筋，其与混凝土之间的粘结性能至关重要，如申请公布号为CN104819933A、申请公布日为2015.08.05的中国专利技术专利申请公开了一种静动态粘结滑移全过程曲线试验装置及试验方法，该试验方法包括以下步骤：第一、采用液压伺服试验机的位移作为控制信号；第二、组装试件拉拔框架，螺杆穿过顶板和底板的螺纹孔，将螺杆与顶板及底板固定，将粘结滑移试验件钢筋穿过圆孔与液压伺服试验机的下夹头夹住，球铰与顶板上的顶螺杆拧紧后与液压伺服试验机的上夹头夹住；第三，采用LVDT固定保护卡将LVDT固定于试件的钢筋自由端；第四，采用LVDT作为控制信号；第五，开始加载试验，记录液压伺服试验机的荷载值、位移值和LVDT值。
[0004]现有技术中的静动态粘结滑移全过程曲线的试验方法采用液压伺服试验机输出拉拔力，通常拉拔试验装置的加载速率低，而高加载速率的设备难以用于动态拉拔试验中，无法实现对BFRP筋混凝土构件的抗冲击爆炸性能以及动态破坏机理的试验研究。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统及测试方法，以解决通常拉拔试验装置的加载速率低，而高加载速率的设备难以用于动态拉拔试验中，无法实现对BFRP筋混凝土构件的抗冲击爆炸性能以及动态破坏机理的试验研究的问题。
[0006]本专利技术的BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统的技术方案为：
[0007]BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统包括刚性支座、传力支架结构和位移检测元件，所述传力支架结构与所述刚性支座活动装配，所述刚性支座的一侧设有挡止面，所述挡止面用于与BFRP筋混凝土试件的混凝土块挡止配合，所述刚性支座上开设有通孔，以供BFRP筋混凝土试件的BFRP筋的加载端穿出；
[0008]所述传力支架结构的中部设有容置空间，所述容置空间对应所述通孔布置，以供BFRP筋混凝土试件安装，所述传力支架结构的上部设有冲击加载部，所述冲击加载部与所述刚性支座上下间隔布置；
[0009]所述传力支架结构的下部设有拉伸加载部，所述拉伸加载部位于所述刚性支座的下侧，所述拉伸加载部用于与BFRP筋的加载端连接，以传递冲击作用力对BFRP筋形成动态拉拔力；
[0010]所述刚性支座上还固定设有支撑件，所述位移检测元件安装于所述支撑件上，所述位移检测元件用于与BFRP筋的自由端配合，以检测BFRP筋的自由端的轴向位移量。
[0011]有益效果：该BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统采用了刚性支座、传力支架结构和位移检测元件的设计形式，传力支架结构与刚性支座活动装配，刚性支座的一侧设有挡止面，传力支架结构的中部设有容置空间，传力支架结构的上部设有冲击加载部，传力支架结构的下部设有拉伸加载部；将BFRP筋混凝土试件放置于容置空间中，使混凝土块位于刚性支座的挡止面，BFRP筋从刚性支座的通孔中穿出，以对BFRP筋的加载端与拉伸加载部连接。
[0012]利用冲击加载设备对传力支架结构的冲击加载部施加瞬态冲击力作用，传力支架结构与刚性支座之间没有直接受力关系，利用传力支架结构将冲击荷载由刚性支座的上方传递至下方，并通过拉伸加载部对BFRP筋的加载端产生动态拉伸荷载，实现了对BFRP筋－混凝土界面粘结性能的动态拉拔试验；而且，利用位移检测元件检测BFRP筋的自由端的轴向位移量，可得到BFRP筋与混凝土的界面滑移量，进而获得对应动态拉伸荷载下BFRP筋与混凝土之间的粘结应力－相对滑移关系，实现了对BFRP筋混凝土构件的抗冲击爆炸性能以及动态破坏机理的试验研究。
[0013]进一步的，还包括动态数据采集设备，所述动态数据采集设备与所述位移检测元件电连接，以采集所述位移检测元件检测到的BFRP筋自由端的轴向位移量。
[0014]进一步的，所述动态数据采集设备的采样频率为0.0001毫秒/次至0.1毫秒/次之间的任意数值。
[0015]进一步的，还包括冲击加载设备，所述冲击加载设备为落锤冲击试验机，所述落锤冲击试验机设有与所述冲击加载部相配合的落锤。利用高处的落锤势能转化为动能，从而对冲击加载部施加瞬态冲击力作用，通过落锤冲击试验机释放落锤对冲击加载部产生冲击力，可调整落锤的重量和落锤高度，以获得不同的冲击能量和落锤冲击速度，冲击力加载速度高，很好地模拟了冲击爆炸的破坏条件。
[0016]进一步的，所述冲击加载部可拆安装有橡胶垫块，用于调整不同厚度的所述橡胶垫块，以获得不同的冲击力脉冲波形。通过改变橡胶垫块的厚度，可获得不同的冲击力脉冲波形，实现不同工况的动态加载，利用该试验系统将不同的冲击荷载转换为对BFRP筋的加载端的动态拉拔荷载，可获得多工况下BFRP筋与混凝土界面的动态粘结－滑移关系。
[0017]进一步的，所述传力支架结构包括半球形拱顶部分、传力侧板和传力座，所述传力侧板固定连接于所述半球形拱顶部分和所述传力座之间，所述冲击加载部设于所述半球形拱顶部分上，所述拉伸加载部设于所述传力座上。传力支架结构采用半球形拱顶部分的设计抗冲击性能好，不易发生变形，可将竖向冲击荷载沿拱顶部分的表面方向均匀分散开，并沿轴线方向继续向下传递冲击荷载，进而通过传力侧板将冲击荷载传递至传力座，由拉伸加载部对BFRP筋的加载端产生动态拉拔作用，提高了试验数据的准确度和装置的可重复使用性。
[0018]进一步的，所述传力侧板为弧形侧板，两个所述弧形侧板相对间隔布置，所述刚性支座设于两个所述弧形侧板之间，且与所述弧形侧板间隙配合。传力侧板采用弧形侧板的设计形式，弧形侧板的结构强度高、抗压特性好，确保可继续向下传递冲击荷载。
[0019]本专利技术的利用BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统的测试方法的技术方案
为：
[0020]利用BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统的测试方法，包括以下步骤：
[0021]S1、将BFRP筋混凝土试件的混凝土块安装于所述刚性支座的挡止面上，使BFRP筋的加载端穿出所述刚性支座的通孔；
[0022]S2、安装位移检测元件，使所述位移检测元件的检测端与BFRP筋的自由端配合；
[0023]S3、安装传力支架结构，将传力支架结构的拉伸加载部与BFRP筋的加载端连接，使BFRP筋混凝土试件置于传力支架结构的容置空间中；
[0024]S4、将刚性支座固定于冲击加载设备的基座上，调整传力支架结构的位置，使冲击加载部对准所述冲击加载设备的加载位置；
[0025]S5、将位移检测元件与动态数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统，其特征是，包括刚性支座、传力支架结构和位移检测元件，所述传力支架结构与所述刚性支座活动装配，所述刚性支座的一侧设有挡止面，所述挡止面用于与BFRP筋混凝土试件的混凝土块挡止配合，所述刚性支座上开设有通孔，以供BFRP筋混凝土试件的BFRP筋的加载端穿出；所述传力支架结构的中部设有容置空间，所述容置空间对应所述通孔布置，以供BFRP筋混凝土试件安装，所述传力支架结构的上部设有冲击加载部，所述冲击加载部与所述刚性支座上下间隔布置；所述传力支架结构的下部设有拉伸加载部，所述拉伸加载部位于所述刚性支座的下侧，所述拉伸加载部用于与BFRP筋的加载端连接，以传递冲击作用力对BFRP筋形成动态拉拔力；所述刚性支座上还固定设有支撑件，所述位移检测元件安装于所述支撑件上，所述位移检测元件用于与BFRP筋的自由端配合，以检测BFRP筋的自由端的轴向位移量。2.根据权利要求1所述的BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统，其特征是，还包括动态数据采集设备，所述动态数据采集设备与所述位移检测元件电连接，以采集所述位移检测元件检测到的BFRP筋自由端的轴向位移量。3.根据权利要求2所述的BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统，其特征是，所述动态数据采集设备的采样频率为0.0001毫秒/次至0.1毫秒/次之间的任意数值。4.根据权利要求1所述的BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统，其特征是，还包括冲击加载设备，所述冲击加载设备为落锤冲击试验机，所述落锤冲击试验机设有与所述冲击加载部相配合的落锤。5.根据权利要求1所述的BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统，其特征是，所述冲击加载部可拆安装有橡胶垫块，用于调整不同厚度的所述橡胶垫块，以获得不同的冲击力脉冲波形。6.根据权利要求1所述的BFRP筋与混凝土的动态粘结性能试验系统，其特征是，所述传力支架结构包括半球形拱顶部分、传力侧板和传力座，所述传力侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈万祥，马建军，薛海恩，谢天星，许正阳，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：