一种筋材骨架及梁构件与性能测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及建筑结构梁构件技术领域，更具体地，涉及一种筋材骨架，包括若干用于承受剪切载荷的网格箍筋、若干用于承受弯曲载荷的纵筋，若干纵筋插入由若干网格箍筋围绕形成的闭合框型间隙内且纵筋外侧与网格箍筋内侧连接，若干网格箍筋沿着纵筋的长度方向依次排列；所述网格箍筋与所述纵筋均为FRP碳纤维增强复合材料；在所述纵筋端部的网格箍筋与纵筋倾斜放置，在纵筋中部的网格箍筋与纵筋垂直放置。本发明专利技术提供一种筋材骨架，具有轻质、高强、耐腐蚀的属性，作为梁构件的内部支撑结构能够极大程度提高梁构件承载力和耐久性能。度提高梁构件承载力和耐久性能。度提高梁构件承载力和耐久性能。

【技术实现步骤摘要】
一种筋材骨架及梁构件与性能测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及建筑结构及其性能测试
，更具体地，涉及一种筋材骨架及梁构件与性能测试装置及方法。

技术介绍

[0002]梁构件剪切破坏是一种脆性破坏模式，需要采用构造措施或者设计方法进行避免。从构造上，普通的梁构件一般是采用钢筋与混凝土结合组成的结构，而普通的钢筋与混凝土的抗剪切性能或者抗弯性能还有待加强。
[0003]现有专利公开了一种新型FRP筋和钢筋混合配筋ECC
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混凝土复合梁，通过从筋材材料上加以改进，从一定程度上提高了用筋材制成的梁构件的抗弯和抗剪切性能，但是结构上还是采用以前的那种在混凝土中仅仅放置闭合的框型箍筋的方式，并没有体现出利用结构优势对性能的改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种筋材骨架，具有轻质、高强、耐腐蚀的属性，作为梁构件的内部支撑结构能够极大程度提高梁构件承载力和耐久性能。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种筋材骨架，包括若干用于承受剪切载荷的网格箍筋、若干用于承受弯曲载荷的纵筋，若干纵筋插入由若干网格箍筋围绕形成的闭合框型间隙内且纵筋外侧与网格箍筋内侧连接，若干网格箍筋沿着纵筋的长度方向依次排列；所述网格箍筋与所述纵筋均为FRP碳纤维增强复合材料；在所述纵筋端部的网格箍筋与纵筋倾斜放置，在纵筋中部的网格箍筋与纵筋垂直放置。
[0007]本专利技术的FRP材料即碳纤维增强复合材料，具有轻质、高强、耐腐蚀的属性，用其制成的筋材骨架，作为梁构件的支撑能够极大程度提高梁构件承载力和耐久性能。FRP材料高耐腐蚀，结构稳定，不会和混凝土中氯离子发生反应；FRP网格箍筋为柔性材料，作为网格箍筋，其与纵筋接触的弯折角贴合，接触点多，由于网格箍筋纤维束间距小，通常为20～40mm，在相同长度中比钢箍筋具有跟多的接触面，钢箍筋的间距为100～200mm，同时网格箍筋与纵筋材料和力学属性相似，进一步提高二者协同受力性能；进一步地，网格箍筋放置角度与传统箍筋不同，受力纤维方向与梁构件最大主应力方向一致。而且采用FRP材料的网格箍筋与纵筋，组成新型构件筋材骨架。FRP网格箍筋一体化成型，无需绑扎，相对于传统钢箍筋下料、弯折、定位、绑扎的施工过程，极大的简化了箍筋的安装成本。
[0008]优选地，所述纵筋至少为四根，分布在由若干网格箍筋围绕形成的闭合框型间隙的内侧四角，每一根纵筋至少有两个面与网格箍筋接触。
[0009]优选地，所述网格箍筋中包含的纤维束为网格平行纤维束，纤维束在网格箍筋中的数量为4～6束。
[0010]本专利技术还提供一种包含筋材骨架的梁构件，包括如上所述的筋材骨架、混凝土，所
述混凝土浇筑在所述筋材骨架上；所述混凝土采用海水、海砂、粉煤灰材料混合制成，其中粉煤灰材料重量占比为30％～50％，形成的混凝土的拓展度≥560mm。
[0011]本专利技术的梁构件采用海水、海砂作为建筑材料搅拌混凝土，不会造成筋材腐蚀，同时降低混凝土经济成本。通过增加一级粉煤灰进行混凝土和易性改良，粉煤灰占胶料重量比例为30％～50％，形成自密实混凝土，拓展度≥550mm；采用自密实混凝土是为了提高浇筑过程中混凝土填充密实性及施工效率，FRP网格格栅间距较小，普通混凝土浇筑困难较大，而采用上述混凝土则可使浇注变得容易。优选地，本专利技术的网格箍筋来自CFRP格栅，格栅强度≥1500MPa，格栅单位宽度(1m)纤维横截面积≥500mm2.
[0012]优选地，所述梁构件端部的网格箍筋外露于所述混凝土，梁构件中部的网格箍筋包覆于混凝土内。
[0013]本专利技术还提供一种如上所述的筋材骨架中的网格箍筋与混凝土的粘结滑移试验方法，利用粘结滑移试验装置进行测试，粘结滑移试验装置包括用于放置梁构件的反力架与用于施力的加载设备，所述反力架设置在所述加载设备下方，且加载设备可相对于反力架上下移动，测试具体步骤如下：
[0014]A1：制作第一试件模板；
[0015]A2：在第一试件模板内放置网格箍筋，网格箍筋与第一试件模板侧壁之间留有间隙；
[0016]A3：往第一模板内浇注混凝土；
[0017]A4：经过养护期间后获得第一试件；
[0018]A5：将第一试件放置在反力架上，然后通过加载设备向第一试件施力；
[0019]A6：记录试验参数，并进行计算，获得粘结强度，其中计算公式如下：
[0020][0021]网格箍筋由纤维束组成；其中σ
u
为粘结强度，P
u
为荷载极值，n为纤维束数目，a
g
为纤维束厚度，b
g
为纤维束宽度，l
e
为锚固长度。
[0022]优选地，养护期间为28天。
[0023]本专利技术还提供一种剪切性能测试装置，包括用于支撑的承台、用于施力的第一作动器、用于与第一作动器配合施力的第二作动器、用于采集荷载和位移的传感装置、作用于梁构件上的且用于获取应力值的松套光纤传感器、作用于梁构件上的且用于进行损伤监测的智能骨料块和智能骨料贴片、控制器，第一作动器与第二作动器相向设置，均设于承台上方，传感装置设于承台上，传感装置、松套光纤传感器、智能骨料块、智能骨料贴片均与控制器电连接。
[0024]本专利技术还提供一种FRP网格箍筋梁构件的剪切性能测试装置，包括用于进行粘结滑移试验的拉伸试验机、用于进行剪切试验的剪切试验机；所述剪切试验机包括用于支撑的承台、用于施力的第一作动器、用于与第一作动器配合施力的第二作动器、用于采集荷载和位移的传感装置、作用于试件上的且用于获取应力值的松套光纤传感器、作用于试件上的且用于进行损伤监测的PZT压电陶瓷智能骨料块和PZT压电陶瓷智能骨料贴片、控制器，第一作动器与第二作动器相向设置，均设于承台上方，传感装置设于承台上，传感装置、松套光纤传感器、PZT压电陶瓷智能骨料块、PZT压电陶瓷智能骨料贴片均与控制器电连接。
[0025]本专利技术还提供一种用如上所述的筋材骨架中的网格箍筋与混凝土组成的试件的剪切性能测试方法，用如上所述的剪切性能测试装置进行试验，具体步骤如下：
[0026]B1：制作第二试件模板；
[0027]B2：在第二试件模板内放置网格箍筋，网格箍筋与第二试件模板侧壁贴合；
[0028]B3：往第二试件模板内浇筑一半混凝土，混凝土抹平之后等待混凝土初凝；
[0029]B4：在混凝土表面铺一层防水隔层；
[0030]B5：往第二试件模板内浇筑另一半混凝土；
[0031]B6：经过养护期间后获得第二试件；
[0032]B7：将第二试件放置在承台上，并将松套光纤传感器、智能骨料块和智能骨料贴片均与第二试件连接；
[0033]B8：利用第一作动器与第二作动器配合施力进行剪切试验；
[0034]B9：记录试验参数，并进行计算，获得网格箍筋剪切强度Vg。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种筋材骨架，其特征在于，包括若干用于承受剪切载荷的网格箍筋(1)、若干用于承受弯曲载荷的纵筋(2)，若干纵筋(2)插入由若干网格箍筋(1)围绕形成的闭合框型间隙内且纵筋(2)外侧与网格箍筋(1)内侧连接，若干网格箍筋(1)沿着纵筋(2)的长度方向依次排列；所述网格箍筋(1)与所述纵筋(2)均为FRP碳纤维增强复合材料；在所述纵筋(2)端部的网格箍筋(1)与纵筋(2)倾斜放置，在纵筋(2)中部的网格箍筋(1)与纵筋(2)垂直放置。2.根据权利要求1所述的筋材骨架，其特征在于，所述纵筋(2)至少为四根，分布在由若干网格箍筋(1)围绕形成的闭合框型间隙的内侧四角，每一根纵筋(2)至少有两个面与网格箍筋(1)接触。3.一种包含筋材骨架的梁构件，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的筋材骨架、混凝土(7)，所述混凝土(7)浇筑在所述筋材骨架上；所述混凝土(7)采用海水、海砂、粉煤灰材料混合制成，其中粉煤灰材料重量占比为30％～50％，形成的混凝土(7)的拓展度≥560mm。4.根据权利要求3所述的梁构件，其特征在于，所述梁构件端部的网格箍筋(1)外露于所述混凝土(7)，梁构件中部的网格箍筋(1)包覆于混凝土(7)内。5.一种用权利要求1所述的筋材骨架中的网格箍筋与混凝土的粘结滑移试验方法，其特征在于，利用粘结滑移试验装置进行测试，粘结滑移试验装置包括用于放置梁构件的反力架与用于施力的加载设备(62)，所述反力架设置在所述加载设备(62)下方，且加载设备(62)可相对于反力架上下移动，测试具体步骤如下：A1：制作第一试件(3)模板；A2：在第一试件(3)模板内放置网格箍筋(1)，网格箍筋(1)与第一试件(3)模板侧壁之间留有间隙；A3：往第一模板内浇注混凝土(7)；A4：经过养护期间后获得第一试件(3)；A5：将第一试件(3)放置在反力架上，然后通过加载设备(62)向第一试件(3)施力；A6：记录试验参数，并进行计算，获得粘结强度，其中计算公式如下：网格箍筋(1)由纤维束组成；其中σ
u
为粘结强度，P
u
为荷载极值，n为纤维束数目，a
g
为纤维束厚度，b
g
为纤维束宽度，l
e
为锚固长度。6.一种剪切性能测试装置，其特征在于，包括用于支撑的承台(53)、用于施力的第一作动器(51)、用于与第一作动器(51)配合施力的第二作动器(52)、用于采集荷载和位移的传感装置、作用于如权利要求3所述的梁构件上的且用于获取应力值的松套光纤传感器(57)、作用于梁构件上的且用于进行损伤监测的智能骨料块(55)和智能骨料贴片(56)、控制器，第一作动器(51)与第二作动器(52)相向设置，均设于承台(53)上方，传感装置设于承台(53)上，传感装置、松套光纤传感器(57)、智能骨料块(55)、智能骨料贴片(56)均与控制器电连接。7.一种用权利要求1所述的筋材骨架中的网格箍筋与混凝土组成的试件的剪切性能测试方法，其特征在于，用权利要求6所述的剪切性能测试装置进行试验，具体步骤如下：B1：制作第二试件(4)模板；
B2：在第二试件(4)模板内放置网格箍筋(1)，网格箍筋(1)与第二试件(4)模板侧壁贴合；B3：往第二试件(4)模板内浇筑一半混凝土(7)，混凝土(7)抹平之后等待混凝土(7)初凝；B4：在混凝土(7)表面铺一层防水隔层；B5：往第二试件(4)模板内浇筑另一半混凝土(7)；B6：经过养护期间后获得第二试件(4)。B7：将第二试件(4)放置在承台(53)上，并将松套光纤传感器(57)、智能骨料块(55)和智能骨料贴片(56)均与第二试件(4)连接；B8：利用第一作动器(51)与第二作动器(52)配合施力进行剪切试验；B9：记录试验参数，并进行计算，获得网格箍筋(1)剪切强度Vg。8.一种用权利要求1或2所述的筋材骨架与混凝土组成的试件的剪切性能测试方法，其特征在于，用权利要求6所述的剪切性能测试装置进行试验，具体步骤如下：C1：制作第三试件(8)模板；C2：在第三试件(8)模板内放置筋材骨架，筋材骨架与第三试件(8)模板一端端部的侧壁贴合但与第三试件(8)模板的其余部分留有间隙；C3：往第三试件(8)模板内浇注混凝土(7)；C4：放置凝固后拆模；C5：经过养护期间后获得第三试件(8)；C6：将第三试件(8)放置在承台(53)上，并将松套光纤传感器(57)、智能骨料块(55)和智能骨料贴片(56)均与第三试件(8)连接；C7：利用第一作动器(51)与第二作动器(52)配合施力进行剪切试验；C8：记录试验参数，并进行计算，获得第三试件(8)的混凝土(7)抗剪强度Vcs；C9：计算梁构件的总体剪切强度V，计算公式如下：V＝V
CS
+V
g
其中V为梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张黎飞，邸博，郑愚，周平，夏立鹏，秦任远，梁文轩，梁杰峰，蔡卢彦，林沐凡，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：