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专利号: 2021105676025
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-04-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于测量纤维增强复合筋应力松弛的装置,其包括纵向支撑、对中垫板、固定螺钉、应变传导铁杆、千分表、FRP筋、螺纹套筒、对中橡胶塞、穿心荷载传感器、加载螺母、限转螺母、卡钳、限转螺钉、带圆孔螺纹插销、环氧树脂和辅助螺母,其特征在于,所述纵向支撑的两端分别通过固定螺钉和所述对中垫板的第一端固定连接,所述纵向支撑的外表面的上端设有应变传导铁杆螺孔和千分表螺孔,所述应变传导铁杆的第一端和所述千分表的第一端固定连接,所述应变传导铁杆的第二端和第三端分别通过带圆孔螺纹插销与所述应变传导铁杆螺孔连接,所述千分表的第二端和所述千分表螺孔固定连接,所述FRP筋的中部位于所述纵向支撑的内部,所述FRP筋的加载端和测量端分别通过环氧树脂和所述螺纹套筒的内部固定连接,并伸出所述纵向支撑的外部;

所述加载螺母位于所述FRP筋的加载端,所述穿心荷载传感器位于所述FRP筋的测量端,位于加载端的所述螺纹套筒的第一端通过加载螺母和所述对中垫板的第二端连接,位于测量端的所述螺纹套筒的第一端通过穿心荷载传感器和所述对中垫板的第二端连接,所述螺纹套筒的第二端伸出所述纵向支撑的外部;

所述限转螺母、所述辅助螺母、所述卡钳和所述限转螺钉均与位于FRP筋加载端的加载螺母位于同一侧,所述限转螺母和所述辅助螺母的内表面和位于加载端的螺纹套筒外表面的第二端连接,所述限转螺母的外表面和所述卡钳的内表面套接,所述限转螺钉位于所述卡钳的外表面,并和所述卡钳的外表面连接,所述卡钳的第一端和所述对中垫板的第三端固定连接;

所述固定FRP筋反力架的刚度应满足如下表达式:

其中,Ef为FRP筋的弹性模量;E1为反力架纵向支撑的弹性模量;A1为反力架纵向支撑的截面面积;Af为FRP筋的截面面积;

所述螺纹套筒的刚度应满足如下表达式:

其中,D为螺纹套筒的公称直径,d为螺纹套筒的内径,Es为螺纹套筒的弹性模量。

2.根据权利要求1所述的用于测量纤维增强复合筋应力松弛的装置,其特征在于,所述纵向支撑、所述对中垫板和所述固定螺钉组成反力架,所述纵向支撑、所述对中垫板、所述FRP筋、所述螺纹套筒、所述对中橡胶塞、所述穿心荷载传感器、所述加载螺母、所述限转螺母、所述辅助螺母和所述卡钳的轴线在同一条直线上。

3.根据权利要求1所述的用于测量纤维增强复合筋应力松弛的装置,其特征在于,所述FRP筋的直径为4mm‑28mm。

4.一种根据权利要求1‑3之一所述的用于测量纤维增强复合筋应力松弛的装置的测量方法,其特征在于,其包括以下步骤:S1、利用环氧树脂在FRP筋两端粘结螺纹套筒:

S11、对FRP筋两端的外表面采用丙酮进行清洁;

S12、将FRP筋穿入位于加载端的螺纹套筒第一端的对中橡胶塞并伸入螺纹套筒内部,通过螺纹套筒第二端向螺纹套筒内部灌注环氧树脂,而后固定螺纹套筒第二端的对中橡胶塞,利用同样方法粘结FRP筋测量端的螺纹套筒;

S13、将步骤S12得到的装置静置7天,使FRP筋加载端和测量端的环氧树脂完全凝固;

S2、将两端粘结螺纹套筒的FRP筋依次与反力架、应变传导铁杆、千分表、穿心荷载传感器、加载螺母、限转螺母、辅助螺母、卡钳、限转螺钉和带圆孔螺纹插销组装:S21、将步骤S13得到的FRP筋加载端和测量端分别通过对中垫板和纵向支撑的两端连接;

S22、将穿心荷载传感器通过内螺纹和位于FRP筋测量端的螺纹套筒连接,并紧贴对中垫板固定;

S23、沿着远离纵向支撑的方向,将加载螺母、辅助螺母和限转螺母依次套在位于FRP筋加载端的螺纹套筒上;

S24、将卡钳套于限转螺母上,通过插销将卡钳的第一端和对中垫板的第三端连接,通过限转螺钉将卡钳和限转螺母挤压固定;

S3、将穿心荷载传感器的输出端和数据采集仪连接,并通过数据采集系统对测量装置进行平衡;

S4、采用扳手缓慢旋转加载螺母,直至穿心荷载传感器读数达到目标荷载,以实现对FRP筋的张拉;

S5、按照每分钟一次的频率采集穿心荷载传感器数据,持荷过程中千分表数据波动不应高于0.001mm/min;

S6、计算FRP筋的应力松弛率:

在步骤S5采集穿心荷载传感器数据的情况中,t时刻下FRP筋的应力σ(t)表达式为:其中,Ff(t)为t时刻下穿心荷载传感器的读数;

根据上述应力σ(t)表达式得到FRP筋的应力松弛率Yt的表达式为:其中,σ0为FRP筋初始应力。

5.根据权利要求4所述的测量方法,其特征在于,检测时长为1000h。