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CN106483016A - 一种混凝土试件单轴拉伸应力‐应变全曲线试验装置 - Google Patents

一种混凝土试件单轴拉伸应力‐应变全曲线试验装置 Download PDF

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黄逸群
陆俊
范向前
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Abstract

本发明涉及一种混凝土试验装置，属于混凝土材料性能测试技术领域。该试验装置包括：传力板、传力螺杆、引伸计、拉伸夹具和拉力试验机；拉伸试验机驱动拉伸夹具；拉伸夹具布置在混凝土试件两端，引伸计的信号输出至拉力试验机。本发明提供的混凝土试件单轴拉伸应力‑应变全曲线试验装置，以传力螺杆和传力板构成刚性框架；并将该刚性框架与试件刚性结合成一个整体，使得混凝土试件在达到荷载峰值后，随着应变的增加，其与刚性框架成的整体结构荷载下降速率显著放缓，使得试验机的荷载变化率能跟上该结构，混凝土试件能够继续稳定的加载，从而最终测得混凝土单轴拉伸的应力‑应变全曲线。

Description

一种混凝土试件单轴拉伸应力‐应变全曲线试验装置
技术领域
本发明涉及一种混凝土试验装置，尤其涉及一种混凝土单轴拉伸应力-应变全曲线试验装置，属于混凝土材料性能测试技术领域。
背景技术
当前，单轴拉伸试验是测试混凝土抗拉能力的主要方法。水利行业的标准文件为SL352-2006《水工混凝土试验规程》。根据其所提供的试验方式，单轴拉伸试验采用以稳定的加荷速度进行加载，当荷载达到峰值后，试件断裂，试验结束，该方法可以测得混凝土单轴受拉条件下的弹性模量及极限抗拉强度。采用这种方法的好处是试验便于实施，结果容易分析。
但是，SL352-2006《水工混凝土试验规程》所提供的方法并不能完全的得到混凝土的抗拉性能。与混凝土抗压性能类似，混凝土受拉在达到峰值后一样会有峰后软化现象，即混凝土的应力应变曲线在达到峰值后会开始下降，且存在完整下降段。《水工混凝土试验规程》采用的方法在荷载达到峰值后试验就结束了，并没有考虑峰后软化这一现象，导致目前混凝土的拉伸试验并没有真实、完全的反映混凝土的抗拉性能。
针对混凝土单轴受拉应力-应变全曲线的试验主要采用闭环伺服试验机，以荷载、变形量或位移为反馈控制信号对试件进行加载。当试验机刚度足够时，(即试验机所能提供的荷载速率能跟上混凝土试件峰后荷载下降时的速率)，是能够测出应力-应变全曲线的；但是一般的试验机刚度难以达到要求，导致试件在达到应力峰值后同样出现失稳破坏。因此，一种简易、可行的测量混凝土单轴拉伸应力-应变全曲线的方法亟待产生。
发明内容
本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点；提出一种简易可行，且适用于多种形式的混凝土试件的测量混凝土单轴拉伸应力-应变全曲线的装置。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种混凝土试件单轴拉伸应力-应变全曲线试验装置，包括布置在所述混凝土试件两端的两块传力板、连接两块所述传力板的若干个传力螺杆、安装在所述混凝土试件受拉段的引伸计、拉伸夹具和拉力试验机；所述拉伸试验机驱动所述拉伸夹具；所述拉伸夹具布置在所述混凝土试件两端，用于拉伸所述混凝土试件；所述引伸计的信号输出至所述拉力试验机；所述传力螺杆均匀的布置在所述混凝土试件周围。
上述方案进一步的改进在于：所述传力板为钢板制成，其上具有与所述传力螺杆对应的孔，所述传力螺杆从所述孔中穿过，并以螺母固定。
上述方案进一步的改进在于：所述孔的内径为20mm。
上述方案进一步的改进在于：所述传力螺杆的直径为18mm，长度大于等于660mm。
上述方案中的混凝土试件单轴拉伸应力-应变全曲线试验装置的使用方法如下：
(1)将混凝土试件放入拉伸夹具之中；
(2)在混凝土试件上下两端放置传力板，将传力螺杆从传力板的孔中穿过，然后用六角螺母3在上下两头将其固定；
(3)将引伸计固定于混凝土试件受拉段的表面，并将其接入拉力试验机；
(4)启动拉力试验机并记录数据，根据如下公式计算混凝土实际所受荷载：F＝F'-4×E×A1×ε；式中，F为混凝土试件所受荷载；F'为整体结构所受荷载；E为拉力螺杆受拉弹模；A1为拉伸螺杆截面积；ε为引伸计测得的数据；
(5)将混凝土试件所受荷载换算为应力，并与引伸计测得的应变数据共同绘成应力-应变曲线，换算应力的公式为：σ＝F/A；式中，σ混凝土试件的受拉应力；F为上步计算所得的混凝土试件所受荷载；A为混凝土试件受拉段截面积；如此，即可得到完整的混凝土单轴拉伸应力-应变曲线。
本发明提供的混凝土试件单轴拉伸应力-应变全曲线试验装置，以传力螺杆和传力板构成刚性框架；并将该刚性框架与试件刚性结合成一个整体，使得混凝土试件在达到荷载峰值后，随着应变的增加，其与刚性框架成的整体结构荷载下降速率显著放缓，使得试验机的荷载变化率能跟上该结构，混凝土试件能够继续稳定的加载，从而最终测得混凝土单轴拉伸的应力-应变全曲线。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例的一个优选的实施例结构示意图。
图2是图1中传力板、传力螺杆、混凝土试件固定连接后结构示意图。
具体实施方式
实施例
本实施例的混凝土试件单轴拉伸应力-应变全曲线试验装置，如图1所示，包括布置在混凝土试件6两端的传力板1、将两个传力板1固定连接的四个传力螺杆2、安装在混凝土试件6受拉段的引伸计4、拉伸夹具5和MTS拉力试验机(图中未示)；MTS拉力试验机驱动拉伸夹具5；拉伸夹具5布置在混凝土试件6两端，用于拉伸混凝土试件6；引伸计4的信号输出至MTS拉力试验机。
传力板1为钢板制成，其上具有与传力螺杆2对应的孔，传力螺杆2从孔中穿过，并以六角螺母3固定，如图2所示。孔的内径为20mm。传力螺杆2的直径为18mm，长度大于等于660mm。以便适应不同尺寸的试件。
本实施例提供的混凝土试件单轴拉伸应力-应变全曲线试验装置的使用方法如下：
(1)将混凝土试件6放入夹具5之中；
(2)在混凝土试件6上下两端放置传力板1，将4根传力螺杆2置于传力板1四个角，并从孔中穿过，然后用六角螺母3在上下两头将其固定，使混凝土试件6与传力板1、传力螺杆2、六角螺母3组成的刚性框架构成一个新的整体；
(3)将引伸计4固定于混凝土试件6受拉段的表面，并将其接入MTS试验机控制系统，采用以引伸计4的读数为试验机反馈控制信号，并设定引伸计4读数的变化速率，进行加载；
(4)启动MTS拉力试验机并记录数据，根据如下公式计算混凝土实际所受荷载：F＝F'-4×E×A1×ε；式中，F为混凝土试件所受荷载；F'为整体结构所受荷载；E为拉力螺杆受拉弹模；A1为拉伸螺杆截面积；ε为引伸计测得的数据；
(5)将混凝土试件所受荷载换算为应力，并与引伸计测得的应变数据共同绘成应力-应变曲线，换算应力的公式为：σ＝F/A；式中，σ混凝土试件的受拉应力；F为上步计算所得的混凝土试件所受荷载；A为混凝土试件受拉段截面积；如此，即可得到完整的混凝土单轴拉伸应力-应变曲线。
本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换形成的技术方案，均为本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种混凝土试件单轴拉伸应力-应变全曲线试验装置，其特征在于，包括：布置在所述混凝土试件两端的两块传力板、连接两块所述传力板的若干个传力螺杆、安装在所述混凝土试件受拉段的引伸计、拉伸夹具和拉力试验机；所述拉伸试验机驱动所述拉伸夹具；所述拉伸夹具布置在所述混凝土试件两端，用于拉伸所述混凝土试件；所述引伸计的信号输出至所述拉力试验机；所述传力螺杆均匀的布置在所述混凝土试件周围。
2.根据权利要求1所述的混凝土试件单轴拉伸应力-应变全曲线试验装置，其特征在于：所述传力板为钢板制成，其上具有与所述传力螺杆对应的孔，所述传力螺杆从所述孔中穿过，并以螺母固定。
3.根据权利要求2所述的混凝土试件单轴拉伸应力-应变全曲线试验装置，其特征在于：所述孔的内径为20mm。
4.根据权利要求3所述的混凝土试件单轴拉伸应力-应变全曲线试验装置，其特征在于：所述传力螺杆的直径为18mm，长度大于等于660mm。
5.如权利要求1所述的混凝土试件单轴拉伸应力-应变全曲线试验装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将混凝土试件放入拉伸夹具之中；
(2)在混凝土试件上下两端放置传力板，将传力螺杆从传力板的孔中穿过，然后用六角螺母3在上下两头将其固定；
(3)将引伸计固定于混凝土试件受拉段的表面，并将其接入拉力试验机；
(4)启动拉力试验机并记录数据，根据如下公式计算混凝土实际所受荷载：
F＝F'-4×E×A1×ε；式中，F为混凝土试件所受荷载；F'为整体结构所受荷载；E为拉力螺杆受拉弹模；A1为拉伸螺杆截面积；ε为引伸计测得的数据；
(5)将混凝土试件所受荷载换算为应力，并与引伸计测得的应变数据共同绘成应力-应变曲线，换算应力的公式为：σ＝F/A；式中，σ混凝土试件的受拉应力；F为上步计算所得的混凝土试件所受荷载；A为混凝土试件受拉段截面积；如此，即可得到完整的混凝土单轴拉伸应力-应变曲线。
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