一种片材粘结性能单剪测试仪和测试结构的制作方法

本实用新型涉及土木工程结构片材粘贴加固，尤其涉及一种片材粘结性能单剪测试仪和测试结构。

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背景技术：
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目前，在实际加固结构工程中，大多采用粘贴钢板和纤维复合材料等粘结材料进行加固的方法。

其中以FRP片材进行加固为例，所采用的粘贴FRP片材加固混凝土结构施工质量现场检验方法是根据《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB50608-2010)利用数显式粘结强度测试仪对加固结构表面上粘贴的FRP片材进行检验。这种检验方法是先从加固表面向混凝土基体内部切割直径为40mm的圆形预切缝，切入混凝土深度为2mm～3mm，宽度1mm～2mm。然后用正拉粘结强度大于FRP片材粘贴树脂的正拉粘结强度的取样粘结剂将测试仪上的圆形钢标准块和FRP片材粘结，最后进行正拉试验直至破坏。最终记录的是粘贴FRP在正拉破坏时的荷载值P，并通过公式可计算得出粘贴FRP片材的正拉粘结强度f，其中S为钢标准块的粘结面面积。

在实际加固工程中，对FRP片材的应用是将FRP布用胶粘贴于要加固的结构表面上，真正发挥性能的是FRP片材自身的抗拉性能以及FRP—混凝土界面的粘结性能。这种粘结大多数情况都是FRP—混凝土界面受剪切应力作用，而现有检测方式则是以粘贴FRP的正拉粘结强度作为检测加固混凝土结构施工质量的指标，其检测得出的结果与实际粘贴FRP的粘结强度和破坏模式都会有较大的差异，所以并不能实际反映出粘贴FRP片材在加固结构上的粘结性能。

专利号为CN201510211688.2的发明公开了一种测定FRP-混凝土双面剪切性能的测试装置及测试方法，该装置包括液压千斤顶、力传感器、试件、计算机、液压油泵、锚固钢板、静态信号测试分析系统。在试件表面适合位置粘贴纤维布片材。测试前在纤维片材表面粘贴应变片。测试时液压油源可以控制液压千斤顶水平加载。计算机同时控制力传感器和静态信号测试分析系统。位移计通过信号线与静态信号测试分析系统相连，应变片通过导线与静态信号测试分析系统相连。力传感器和静态信号测试分析系统输出端和计算机相连，从而测试FRP-混凝土双面剪切性能。该发明还指出，目前规范采用的是正拉试验来测量纤维布与混凝土界面的粘结性能。从受力的角度来说，剪切状态更符合真实受力情况，主要有单面剪切性能和双面剪切性能。单面剪切试验很难解决夹具滑移以及试件对中问题，而双面剪切试验方法一般都较为复杂，试验设备要求也很高，缺乏结构简单，拆卸方便的试验方式。

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技术实现要素：
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本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、拆卸方便、夹具不会滑移的片材粘结性能单剪测试仪。

本实用新型另一个要解决的技术问题是提供一种结构简单、拆卸方便,便于在工程现场快速检验片材的粘贴质量，便于试件对中的片材粘结性能单剪测试结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种片材粘结性能单剪测试仪，包括液压装置、牵引索和片材夹头，液压装置包括手动液压泵、数显压力表和液压牵引装置，液压牵引装置包括用于固定在地面上的底座；手动液压泵的输出端通过油路接液压牵引装置，数显压力表安装在油路上；液压牵引装置的动力输出端接牵引索的下端，片材夹头与牵引索的上端连接。

以上所述的片材粘结性能单剪测试仪，液压牵引装置包括千斤顶、双面齿条、U形齿条和两个齿轮，底座包括底板和四块侧板，四块侧板的下端固定在底板上；U形齿条包括横板和与横板连接的两条立板，立板的内侧包括齿条；左侧板的内壁和右侧板的内壁各包括U形齿条的滑道，U形齿条的立板别嵌在滑道中；两个齿轮布置在U形齿条的两条立板之间，齿轮外侧的轮齿与立板内侧的齿条啮合；前侧板孔和后侧板各包括两个轴孔，两个齿轮的轴头由轴孔支承；双面齿条竖直地布置在两个齿轮之间，双面齿条两侧的齿条分别与两个齿轮内侧的轮齿啮合；千斤顶布置在U形齿条的横板与底座的底板之间，双面齿条的顶端作为液压牵引装置的动力输出端接牵引索的下端。

以上所述的片材粘结性能单剪测试仪，所述的牵引索是链条。

以上所述的片材粘结性能单剪测试仪，包括上端敞口的槽箱，槽箱的底板固定在底座的顶端；槽箱底板的中部包括牵引索孔，牵引索穿过牵引索孔。

以上所述的片材粘结性能单剪测试仪，所述的片材是FRP片材、薄钢板、木板或竹纤维板。

以上所述的片材粘结性能单剪测试仪，U形齿条包括两条竖直布置的挡板，挡板的下端与横板的中部连接。

一种片材粘结性能单剪测试结构，包括混凝土梁、片材和上述的片材粘结性能单剪测试仪，所述的片材粘贴在混凝土梁的侧面，下端露出；液压牵引装置的底座用复数个膨胀螺栓固定在片材下方的地面上，液压牵引装置的动力输出端位于所述的片材的正下方，片材夹头夹在片材的下端。

本实用新型结构简单、拆卸方便,便于在工程现场快速检验片材的粘贴质量，便于试件对中，便于操作，检测数据准确。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例片材粘结性能单剪测试结构的示意图。

图2是本实用新型实施例液压牵引装置底座的主视图。

图3是本实用新型实施例液压牵引装置底座的俯视图。

图4是本实用新型实施例槽箱的俯视图。

图5是本实用新型实施例U形齿条主视图。

图6是本实用新型实施例U形齿条的俯视图。

图7是本实用新型实施例牵引索和夹具的主视图。

[具体实施方式]

本实用新型实施例片材粘结性能单剪测试结构如图1至图7所示，包括混凝土梁100、FRP片材200和片材粘结性能单剪测试仪，FRP片材200粘贴在混凝土梁100的侧面，下端露出。

片材粘结性能单剪测试仪包括液压装置、作为牵引索的链条8和片材夹头9，液压装置包括手动液压泵7、数显压力表6和液压牵引装置300。

液压牵引装置300包括底座1、千斤顶2、双面齿条3、U形齿条4和两个齿轮5。

液压牵引装置300的底座1用8个膨胀螺栓11固定在片材下方地面的混凝土基础400上，液压牵引装置300的动力输出端位于片材的正下方，片材夹头9夹在片材200的下端。

U形齿条4包括横板401和与横板401连接的两条立板402，立板402的内侧是齿条403。

底座1用底板101和四块侧板102焊接而成，四块侧板的下端固定在底板101上。底板101上开设有8个的膨胀螺栓孔107，膨胀螺栓11将底座1锚固于地面，防止测试仪在进行测试过程中底座1因受拉力而被抬起。底板101两侧中间分别焊接一个把手便于底座1搬运。

左侧板的内壁和右侧板102A的内壁各包括一条U形齿条的滑道103，U形齿条4的立板402别嵌在滑道103中，与滑道103滑动配合。

两个齿轮5布置在U形齿条4的两条立板402之间，齿轮5外侧的轮齿与立板402内侧的齿条403啮合。前侧板和后侧板102B各有两个轴孔104，两根齿轮轴501的轴头由轴孔104支承，齿轮5由套在齿轮轴501中部的轴承502支承，在齿轮轴501上转动。

双面齿条3竖直地布置在两个齿轮5之间，双面齿条3两侧的齿条分别与两个齿轮5内侧的轮齿啮合。U形齿条4还包括两条竖直布置的挡板404，挡板404的下端与横板401的中部连接，挡条404可以防止双面齿条3与两个齿轮5脱离啮合。

千斤顶2布置在U形齿条4的横板401与底座1的底板101之间，双面齿条3的顶端作为液压牵引装置300的动力输出端接链条8的下端。

手动液压泵7的液压油出口通过管道12接千斤顶2，数显压力表6安装在管道12上。双面齿条3的上端接链条8的下端，片材夹头9与链条8的上端连接。

上端敞口的槽箱13安装在底座1的顶部，槽箱的底板1301固定在底座1的顶端。底座1前侧板和后侧板的内壁上各有两条加强板106，加强板的顶端插入到槽箱底板1301的定位孔1302中。

槽箱底板1301的中部有一个链条孔1303，链条8穿过链条孔1303，试验过程中，当FRP片材200与混凝土梁100的粘接处破坏时，夹头9和FRP片材200掉落到槽箱13中。

本实用新型以上实施例的测试过程如下：先将测试仪的中心对准竖直下垂的待拉FRP条带，并将测试仪用膨胀螺栓锚固于地面上，然后用测试仪中心位置带链条的夹头9夹住FRP条带，保证夹头9下的链条8略微紧绷，再通过手动控制油泵，使得测试仪下部的千斤顶2向U形齿条4底部施加推力，带动U型齿条和齿轮的传动。两端分别连接双面齿条3和夹头9的链条8受到一个垂直向下的力，由此带动夹头9拉扯FRP布条，使FRP粘结界面受到一个剪切应力直至破坏。最后记录的破坏压强峰值会显示于数显压力表6上，压强峰值记为P，千斤顶2有效面积记为S，则破坏荷载F计算公式为F＝P×S，F即为FRP的极限粘结强度。

试验时，FRP片材200可以先粘或后粘，如果FRP片材200(布条)是预先粘贴好的，用铅锤或者激光定位仪将FRP布条的垂直投影中心画在地面上，根据FRP布条的垂直投影中心在地面上钻固定底座1的膨胀螺栓孔，然后再将液压牵引装置300的底座1用8个膨胀螺栓固定在FRP布条下方地面的混凝土基础上。

因为是单剪测试，所以实际工程测试中在贴布的时候也可以预先固定液压牵引装置300的底座1，再在混凝土梁100上对应贴FRP布条。

本实用新型以上实施例单剪测试仪所得出的粘结强度是FRP片材粘结界面的剪切强度，与实际工程中粘贴FRP片材所发挥的作用更加接近，故用此测试仪进行FRP加固质量检测会更加准确。另一方面，测试仪的结构原理简单，测试仪的制作工艺也相对简单，且其夹具经过改装后亦可用于检测粘贴薄钢板、木板、竹纤维等片材在加固结构中的粘结性能和施工质量。