一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置及其测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置及其测试方法,该拉伸徐变装置包括反力架、设置在反力架一端的弹簧加载系统及设置在反力架另一端的固定系统，弹簧加载系统包括第一高强螺栓、施力螺母、第一压力传感器、弹簧挡板和弹簧,第一高强螺栓一端与布置在反力架内的混凝土试件一端固接，另一端依次穿过反力架、弹簧、弹簧挡板及第一压力传感器，其端部通过施力螺母紧固；固定系统包括第二高强螺栓、第二压力传感器及固定螺母，第二高强螺栓一端与混凝土试件另一端固接，另一端穿过反力架和第二压力传感器，其端部通过固定螺母紧固。该拉伸徐变装置，能够对混凝土试件施加恒定拉力，结构简单，稳定性强，承载力高，可重复使用，适用于混凝土进行长期拉伸徐变试验。用于混凝土进行长期拉伸徐变试验。用于混凝土进行长期拉伸徐变试验。

【技术实现步骤摘要】
一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置及其测试方法


[0001]本专利技术属于混凝土试验
，具体涉及一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置及其测试方法。

技术介绍

[0002]混凝土是基础建设中最常用的建筑材料之一，作为粘弹性材料，具有明显的时效性，而徐变直接影响混凝土时效性。混凝土徐变是指在恒定应力或者荷载作用下，应变随时间增长而不断发展的一种现象。混凝土徐变由基本徐变与干燥徐变两部分组成，基本徐变是指密封条件下混凝土因恒载而产生的变形；干燥徐变是指由干燥所引起的附加徐变。徐变通常是指基本徐变，基本徐变与混凝土加载时产生的瞬时变形、混凝土的收缩变形，组成混凝土的全徐变。
[0003]徐变在加载初期发展较快，而后逐渐减慢。混凝土加载完成后，拉伸徐变分为三个阶段：第一阶段为拉伸徐变的徐变率随时间增加而逐渐减小；第二阶段为拉伸徐变逐渐趋于稳定；第三阶段为随着应力强度比增大，拉伸徐变逐渐增长，直至混凝土破坏。混凝土在受拉荷载作用下，会产生较大的拉应力，进而发生开裂。而混凝土拉伸徐变可以松弛部分拉应力，对于延缓混凝土开裂起着重要作用。目前对混凝土压缩徐变研究较为成熟，而拉伸徐变测试难度较大，因此研究较少。
[0004]混凝土拉伸徐变测试方法主要有直接拉伸试验、约束收缩试验。直接拉伸试验的加载装置一般采用杠杆式或弹簧式。杠杆式加载装置虽然能一直施加稳定的荷载，但当拉伸荷载过大时，不易加载。弹簧式加载装置是通过弹簧的压缩来对试件施加拉力，相较于杠杆式加载装置，操作简单，占地面积小，能批量生产、同时进行试验，但随着时间的增加，弹簧式加载装置可能会出现弹簧压缩量减小的情况，需要实时调整，操作繁琐。约束收缩试验一般采用混凝土温度应力试验机，试件在约束情况下，长度保持不变，即采用外加荷载对长度进行补偿。约束收缩试验对试验设备要求较高，其测试与控制系统应具有较高的精度。
[0005]目前混凝土拉伸徐变装置较少，并且在进行试验时，绝大部分的试验方法并未考虑干燥徐变的影响。因此，研制一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置并提出一种只考虑基本拉伸徐变的试验方法具有重要的应用价值。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，结构简单，稳定性强，承载力高，测试快捷，试验数据精确，能批量生产与重复利用。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是，提供一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置,包括反力架、设置在反力架一端的弹簧加载系统及设置在反力架另一端的固定系统，所述弹簧加载系统包括第一高强螺栓、施力螺母、第一压力传感器、弹簧挡板和弹簧,所述第一高强螺栓一端通过第一连接板与布置在反力架内的混凝土试件一端固接，另一端依次穿过反力架、弹簧、弹簧挡板及第一压力传感器，其端部通过施力螺母进行紧固；固定系统包
括第二高强螺栓、第二压力传感器及固定螺母，所述第二高强螺栓一端通过第二连接板与混凝土试件另一端固接，另一端穿过反力架和第二压力传感器，其端部通过固定螺母紧固。
[0008]进一步地，如上述所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，所述第一连接板和第二连接板分别与混凝土试件粘接。
[0009]进一步地，如上述所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，所述第一连接板和第二连接板的中心位置沿水平方向均设有螺母孔和通体螺栓孔，所述螺母孔和通体螺栓孔相连通。
[0010]进一步地，如上述所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，所述反力架是由至少两块横板及至少两块竖板搭接而成。
[0011]进一步地，如上述所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，所述纵板的中心位置沿水平方向设有通体螺栓孔。
[0012]进一步地，如上述所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，所述第一压力传感器和第二压力传感器均为轮辐式压力传感器。
[0013]进一步地，如上述所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，还包括数据采集系统，所述数据采集系统包括应变箱、横向应变片和纵向应变片，所述横向应变片和纵向应变片粘贴在混凝土试件两侧并分别与应变箱连接。
[0014]进一步地，如上述所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，所述应变箱、第一压力传感器及第二压力传感器均与计算机连接。
[0015]本专利技术还提供一种拉伸测试方法，包括如下步骤：
[0016]步骤一：在待测混凝土试件的两侧分别粘贴横向应变片和纵向应变片；
[0017]步骤二：在待测混凝土试件两端分别固定弹簧加载系统和固定系统；
[0018]步骤三：根据设定的应力强度，先对混凝土试件进行预加载与对中处理；对中完成后，继续施加荷载到达目标值；
[0019]步骤四：通过应变片测得的总应变值扣除混凝土试件的自收缩变形及加载时弹性变形，得到混凝土试件的拉伸基本徐变，如公式(1)所示：
[0020]ε
cr
＝ε
total
‑
ε
sh
‑
ε
e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0021]其中，ε
cr
——拉伸基本徐变，ε
total
——总应变，ε
sh
——自收缩应变，ε
e
——弹性应变。
[0022]采用比徐变与徐变速率作为混凝土拉伸徐变特性的评价指标，比徐变如公式(2)所示，徐变速率为某一龄期段内单位时间的徐变值，
[0023][0024]其中，c
sp
——比徐变，c(t,t0)——t时刻的徐变应变，σ——徐变应力。
[0025]进一步地，如上述所述的拉伸测试方法，其特征是：在步骤一之前，先制备与测量混凝土自收缩变形大小相等的混凝土试件；将拆模后的混凝土试件迅速用塑料薄膜包裹进行第一次密封，再用锡纸进行第二次密封。
[0026]本专利技术的有益技术效果在于：本专利技术的拉伸徐变装置，通过设置反力架，保证了试验装置的承载力；通过设置弹簧加载系统(该弹簧加载系统依据力学原理进行设计，通过弹簧刚度与弹簧压缩量计算混凝土试件承受的拉力，通过压力传感器精确控制施加的拉伸荷
载，通过压缩弹簧来储存弹性势能)，保证在试验期间提供稳定的拉力，施力方式简单、快捷，减少试验误差；通过设置固定系统，保证混凝土试件左右两端承受相等的拉力，以便试验数据精确性。本专利技术的测试方法，能直接获得混凝土试件的基本拉伸徐变值，并利用比徐变与徐变速率作为混凝土拉伸徐变特性的评价指标。
附图说明
[0027]图1为本专利技术拉伸徐变装置的结构示意图；
[0028]图2为反力架的主视图；
[0029]图3为反力架的侧视图；
[0030]图4为反力架的俯视图；
[0031]图5为第一连接板和第二连接板的主视图；
[0032]图6为第一连接板和第二连接板的俯视图；
[0033]图7为第一连接板和第二连接板的侧视图；
[0034]图8为数据采集系统的结构示意图。
[0035]图中：1
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置,包括反力架(6)、设置在反力架(6)一端的弹簧加载系统及设置在反力架(6)另一端的固定系统，其特征是：所述弹簧加载系统包括第一高强螺栓(1)、施力螺母(2)、第一压力传感器(3)、弹簧挡板(4)和弹簧(5),所述第一高强螺栓(1)一端通过第一连接板(7)与布置在反力架(6)内的混凝土试件(19)一端固接，另一端依次穿过反力架(6)、弹簧(5)、弹簧挡板(4)及第一压力传感器(3)，其端部通过施力螺母(2)进行紧固；固定系统包括第二高强螺栓(10)、第二压力传感器(8)及固定螺母(11)，所述第二高强螺栓(10)一端通过第二连接板(9)与混凝土试件(19)另一端固接，另一端穿过反力架(6)和第二压力传感器(8)，其端部通过固定螺母(11)紧固。2.根据权利要求1所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，其特征是：所述第一连接板(7)和第二连接板(9)分别与混凝土试件(19)粘接。3.根据权利要求2所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，其特征是：所述第一连接板(7)和第二连接板(9)的中心位置沿水平方向均设有螺母孔和通体螺栓孔,所述螺母孔和通体螺栓孔相连通。4.根据权利要求3所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，其特征是：所述反力架(6)是由至少两块横板及至少两块竖板搭接而成。5.根据权利要求4所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，其特征是：所述纵板的中心位置沿水平方向设有通体螺栓孔。6.根据权利要求5所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，其特征是：所述第一压力传感器(3)和第二压力传感器(8)均为轮辐式压力传感器。7.根据权利要求1
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6任一项所述的一种弹簧式混凝土拉伸徐变装置，其特征是：还包括数据采集系统，所述数据采集系统包括应变箱(16)、横向应变片(17)和纵向应变片(18)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿岩，荣华，薛素铎，李雄彦，王元熙，冯耘霞，范兴朗，杜洋，张璇，陈曦，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：