一種靜動態粘結滑移全過程曲線試驗裝置及其試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及試驗研宄技術領域，尤其是一種筋材與混凝土拔出粘結滑移的測試裝置及方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]在鋼筋混凝土結構中，鋼筋和混凝土兩種力學性質不同的材料之所以能夠互為補充共同工作，除了具有相近的熱膨脹系數，很重要的一個原因就是這兩者之間存在著粘結作用，這種作用使鋼筋與混凝土之間能夠實現應力傳遞，對鋼筋混凝土結構內部應力的分布，裂縫的開展、鋼筋端部的錨固等諸多方面都有著重要影響，因此對鋼筋與混凝土粘結滑移的研宄在理論和工程應用中都有十分重大的意義。國內外學者就此開展了大量的試驗研宄，并取得了一定的研宄成果，但這些研宄大多是在靜載作用下得到的。而建筑結構在地震、沖擊、爆炸等作用下，鋼筋與混凝土之間的錨固是承受動荷載作用的。由于混凝土的強度及變形均具有明顯的應變率效應，這就必然造成動荷載作用下鋼筋混凝土粘結滑移關系區別于靜載情況。極端地震條件下重大工程鋼筋混凝土結構倒塌數值模擬分析離不開準確的材料(混凝土、鋼筋及鋼筋-混凝土界面)動態本構模型，倒塌破壞階段分析材料動態本構模型應包含軟化段。因缺乏有效的試驗成果，其動態軟化段規律一般根據靜載試驗軟化規律按相似性確定，因而相對滯后很多。因此鋼筋-混凝土界面動態全曲線本構模型需要進一步探索和株化研宄。
[0004]關于不同滑移速率對粘結滑移全過程本構關系影響的研宄成果還很少見，其主要原因是穩定的滑移速率難以實現。整個試驗裝置各個環節存在間隙，試驗裝置各連接桿件在加載過程中也會出現變形，采用位移作為控制方式時，試驗機的位移由于包含了上述間隙和試驗裝置自身變形，遠大于鋼筋的拔出滑移值；而采用測試滑移值的LVDT作為控制方式時，LVDT對應的P、1、D參數設置與試件剛度相關，鋼筋與混凝土之間的荷載滑移關系的剛度在整個加載過程中是發生變化的，甚至變化很大，而試驗前調試確定的參數值在試驗過程中無法調整，采用LVDT信號無法實現全過程控制。因此，獲得穩定的鋼筋滑移速率存在一定的困難，從而無法定量研宄滑移速率對鋼筋混凝土粘結滑移全過程本構關系的影響。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是針對上述技術現狀，而提供一種能有效獲得穩定滑移速率的試驗方法，從而能夠研宄得出不同滑移速率對粘結滑移全過程本構關系的影響。
[0006]本發明采用如下技術方案:
本發明所述的一種靜動態粘結滑移全過程曲線試驗裝置，包括液壓伺服試驗機，試件拉拔框架，LVDT固定保護卡，球餃；所述的液壓伺服試驗機通過球餃與試件拉拔框架相連接，試件拉拔框架用于固定試件，通過LVDT固定保護卡將LVDT安裝于試件鋼筋的自由端，用于測試鋼筋與混凝土之間的相對滑移。
[0007]本發明所述的靜動態粘結滑移全過程曲線試驗裝置，所述的液壓伺服試驗機包括一個或若干個LVDT，液壓伺服試驗機的位移信號與LVDT(Il)的信號對鋼筋與混凝土之間的相對滑移進行精確閉環控制。
[0008]本發明所述的靜動態粘結滑移全過程曲線試驗裝置，所述的試件拉拔框架包括頂板、底板、螺桿；所述的頂板與底板四角處分別設有有能夠穿過螺桿的螺紋孔；頂板(21)頂端設有頂螺桿；底板中心位置設有圓孔。
[0009]本發明所述的靜動態粘結滑移全過程本構關系試驗裝置，所述的LVDT固定保護卡包括用于穿過LVDT的圓孔，穿過鋼筋的鋼筋圓孔與用于保護LVDT的限位凸塊；限位凸塊位于穿過LVDT的圓孔和鋼筋圓孔之間。
[0010]本發明的靜動態粘結滑移全過程曲線試驗裝置的試驗方法，步驟如下:
O:采用三角波進行液壓伺服試驗機(I)的位移P、1、D參數調試，使液壓伺服試驗機
(I)作動器的位移反饋信號與指令信號重合；
2):組裝試件拉拔框架(2)，將試件放入組裝試件拉拔框架(2)內，通過固定保護卡(3)將LVDT安裝于試件鋼筋的自由端，用于測試鋼筋與混凝土的相對滑移；
3):采用三角波進行LVDT的P、1、D參數調試，三角波波峰值Sp處于粘結滑移關系線性上升范圍內，使LVDT的位移反饋信號與指令信號重合；
4):開始加載進行試驗，加載方案分為兩個階段，第一階段采用LVDT作為控制信號，LVDT控制目標值設為粘結最大荷載對應滑移值Sm的0.6?0.8倍，第二階段采用液壓伺服試驗機(I)的位移作為控制信號，目標值大于滑移最大值，記錄保存液壓伺服試驗機(I)的荷載值、位移值和LVDT值。
[0011]5):試驗結束后，處理數據得出粘結滑移全過程拔出荷載與滑移值的關系曲線。
[0012]有益效果
本發明采用液壓伺服試驗機能夠按照位移和LVDT兩種信號進行控制加載，試件拉拔框架能夠將試驗機的拉力轉為鋼筋從混凝土中的拔出荷載，球餃能夠消除偏心的影響，LVDT固定保護卡方便LVDT的安裝而且限位凸塊能夠保護LVDT，防止由于量程不足損壞LVDT0本發明提供的裝置簡單，可重復使用，操作方便。將整個加載方案分為兩個階段，第一階段采用LVDT作為控制信號，可以消除試驗裝置各個環節間隙以及自身變形的影響，第二階段采用位移作為控制信號，可以避免鋼筋拔出過程中剛度變化的影響，在整個加載過程中獲得穩定的滑移速率，從而能夠研宄不同滑移速率對粘結滑移本構關系的影響。
[0013]
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明靜動態粘接滑移全過程曲線試驗裝置示意圖；
圖2是試件拉拔框架示意圖；
圖3是試件拉拔框架頂板的正視圖；
圖4是試件拉拔框架頂板的俯視圖；
圖5是試件拉拔框架底板的正視圖；
圖6是試件拉拔框架底板的俯視圖； 圖7是LVDT固定卡的正視圖；
圖8是LVDT固定卡的俯視圖；
圖9是LVDT與試件固定示意圖；
圖10是采用試驗機位移控制得到的位移及鋼筋滑移時程關系；
圖11是采用LVDT作為控制信號時P、1、D參數調試波形示意圖；
圖12是LVDT控制P、1、D參數調試時峰值各示意圖；
圖13是采用LVDT控制得到的粘結滑移關系曲線；
圖14是采用本發明得到的位移及滑移時程關系；
圖15是采用本發明得到的不同滑移速率粘結滑移全過程關系曲線；
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，一種靜動態粘接滑移全過程曲線試驗裝置，包括液壓伺服試驗機1，試件拉拔框架2，LVDT固定保護卡3，球餃4 ;液壓伺服試驗機I包括至少一個或多個測試位移的LVDTl I，能夠采用液壓伺服試驗機I的位移和LVDTll兩種信號進行試件鋼筋與混凝土之間相對滑移的精確閉環控制；如圖2?圖8所示，試件拉拔框架2，由頂板21、底板22、螺桿23、螺帽24組裝而成，頂板21和底板22在四角處設有能夠穿過螺桿23的螺紋孔223，頂板21頂面連接有與球餃