一种静动态粘结滑移全过程曲线试验装置及其试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及试验研宄技术领域，尤其是一种筋材与混凝土拔出粘结滑移的测试装置及方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土两种力学性质不同的材料之所以能够互为补充共同工作，除了具有相近的热膨胀系数，很重要的一个原因就是这两者之间存在着粘结作用，这种作用使钢筋与混凝土之间能够实现应力传递，对钢筋混凝土结构内部应力的分布，裂缝的开展、钢筋端部的锚固等诸多方面都有着重要影响，因此对钢筋与混凝土粘结滑移的研宄在理论和工程应用中都有十分重大的意义。国内外学者就此开展了大量的试验研宄，并取得了一定的研宄成果，但这些研宄大多是在静载作用下得到的。而建筑结构在地震、冲击、爆炸等作用下，钢筋与混凝土之间的锚固是承受动荷载作用的。由于混凝土的强度及变形均具有明显的应变率效应，这就必然造成动荷载作用下钢筋混凝土粘结滑移关系区别于静载情况。极端地震条件下重大工程钢筋混凝土结构倒塌数值模拟分析离不开准确的材料(混凝土、钢筋及钢筋-混凝土界面)动态本构模型，倒塌破坏阶段分析材料动态本构模型应包含软化段。因缺乏有效的试验成果，其动态软化段规律一般根据静载试验软化规律按相似性确定，因而相对滞后很多。因此钢筋-混凝土界面动态全曲线本构模型需要进一步探索和株化研宄。
[0004]关于不同滑移速率对粘结滑移全过程本构关系影响的研宄成果还很少见，其主要原因是稳定的滑移速率难以实现。整个试验装置各个环节存在间隙，试验装置各连接杆件在加载过程中也会出现变形，采用位移作为控制方式时，试验机的位移由于包含了上述间隙和试验装置自身变形，远大于钢筋的拔出滑移值；而采用测试滑移值的LVDT作为控制方式时，LVDT对应的P、1、D参数设置与试件刚度相关，钢筋与混凝土之间的荷载滑移关系的刚度在整个加载过程中是发生变化的，甚至变化很大，而试验前调试确定的参数值在试验过程中无法调整，采用LVDT信号无法实现全过程控制。因此，获得稳定的钢筋滑移速率存在一定的困难，从而无法定量研宄滑移速率对钢筋混凝土粘结滑移全过程本构关系的影响。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种能有效获得稳定滑移速率的试验方法，从而能够研宄得出不同滑移速率对粘结滑移全过程本构关系的影响。
[0006]本发明采用如下技术方案:
本发明所述的一种静动态粘结滑移全过程曲线试验装置，包括液压伺服试验机，试件拉拔框架，LVDT固定保护卡，球饺；所述的液压伺服试验机通过球饺与试件拉拔框架相连接，试件拉拔框架用于固定试件，通过LVDT固定保护卡将LVDT安装于试件钢筋的自由端，用于测试钢筋与混凝土之间的相对滑移。
[0007]本发明所述的静动态粘结滑移全过程曲线试验装置，所述的液压伺服试验机包括一个或若干个LVDT，液压伺服试验机的位移信号与LVDT(Il)的信号对钢筋与混凝土之间的相对滑移进行精确闭环控制。
[0008]本发明所述的静动态粘结滑移全过程曲线试验装置，所述的试件拉拔框架包括顶板、底板、螺杆；所述的顶板与底板四角处分别设有有能够穿过螺杆的螺纹孔；顶板(21)顶端设有顶螺杆；底板中心位置设有圆孔。
[0009]本发明所述的静动态粘结滑移全过程本构关系试验装置，所述的LVDT固定保护卡包括用于穿过LVDT的圆孔，穿过钢筋的钢筋圆孔与用于保护LVDT的限位凸块；限位凸块位于穿过LVDT的圆孔和钢筋圆孔之间。
[0010]本发明的静动态粘结滑移全过程曲线试验装置的试验方法，步骤如下:
O:采用三角波进行液压伺服试验机(I)的位移P、1、D参数调试，使液压伺服试验机
(I)作动器的位移反馈信号与指令信号重合；
2):组装试件拉拔框架(2)，将试件放入组装试件拉拔框架(2)内，通过固定保护卡(3)将LVDT安装于试件钢筋的自由端，用于测试钢筋与混凝土的相对滑移；
3):采用三角波进行LVDT的P、1、D参数调试，三角波波峰值Sp处于粘结滑移关系线性上升范围内，使LVDT的位移反馈信号与指令信号重合；
4):开始加载进行试验，加载方案分为两个阶段，第一阶段采用LVDT作为控制信号，LVDT控制目标值设为粘结最大荷载对应滑移值Sm的0.6?0.8倍，第二阶段采用液压伺服试验机(I)的位移作为控制信号，目标值大于滑移最大值，记录保存液压伺服试验机(I)的荷载值、位移值和LVDT值。
[0011]5):试验结束后，处理数据得出粘结滑移全过程拔出荷载与滑移值的关系曲线。
[0012]有益效果
本发明采用液压伺服试验机能够按照位移和LVDT两种信号进行控制加载，试件拉拔框架能够将试验机的拉力转为钢筋从混凝土中的拔出荷载，球饺能够消除偏心的影响，LVDT固定保护卡方便LVDT的安装而且限位凸块能够保护LVDT，防止由于量程不足损坏LVDT0本发明提供的装置简单，可重复使用，操作方便。将整个加载方案分为两个阶段，第一阶段采用LVDT作为控制信号，可以消除试验装置各个环节间隙以及自身变形的影响，第二阶段采用位移作为控制信号，可以避免钢筋拔出过程中刚度变化的影响，在整个加载过程中获得稳定的滑移速率，从而能够研宄不同滑移速率对粘结滑移本构关系的影响。
[0013]
【附图说明】
[0014]图1是本发明静动态粘接滑移全过程曲线试验装置示意图；
图2是试件拉拔框架示意图；
图3是试件拉拔框架顶板的正视图；
图4是试件拉拔框架顶板的俯视图；
图5是试件拉拔框架底板的正视图；
图6是试件拉拔框架底板的俯视图； 图7是LVDT固定卡的正视图；
图8是LVDT固定卡的俯视图；
图9是LVDT与试件固定示意图；
图10是采用试验机位移控制得到的位移及钢筋滑移时程关系；
图11是采用LVDT作为控制信号时P、1、D参数调试波形示意图；
图12是LVDT控制P、1、D参数调试时峰值各示意图；
图13是采用LVDT控制得到的粘结滑移关系曲线；
图14是采用本发明得到的位移及滑移时程关系；
图15是采用本发明得到的不同滑移速率粘结滑移全过程关系曲线；
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，一种静动态粘接滑移全过程曲线试验装置，包括液压伺服试验机1，试件拉拔框架2，LVDT固定保护卡3，球饺4 ;液压伺服试验机I包括至少一个或多个测试位移的LVDTl I，能够采用液压伺服试验机I的位移和LVDTll两种信号进行试件钢筋与混凝土之间相对滑移的精确闭环控制；如图2?图8所示，试件拉拔框架2，由顶板21、底板22、螺杆23、螺帽24组装而成，顶板21和底板22在四角处设有能够穿过螺杆23的螺纹孔223，顶板21顶面连接有与球饺