一种钢管混凝土界面粘结滑移的试验装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115127996A(43)申请公布日2022.09.30(21)申请号202210893633.4(22)申请日2022.07.27(71)申请人四川农业大学地址625000四川省雅安市雨城区新康路46号(72)发明人杨畅吴兴祥李琦魏伟周颖李敏王彬彬(74)专利代理机构北京正华智诚专利代理事务所(普通合伙)11870专利代理师周芸婵(51)Int.Cl.G01N19/04(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种钢管混凝土界面粘结滑移的试验装置及方法(57)摘要本发明公开了一种钢管混凝土界面粘结滑移的试验装置及方法，其试验装置包括电液伺服长柱压力试验机、基础构件、柱式压力传感器、位移传感器、数据采集系统和双向应变片；该试验装置通过压力传感器的荷载信息，获得核心混凝土分担的外部荷载，也可认定为界面粘结滑移荷载；同时，结合压力机和位移传感器的信息，可推出钢管独立分担的受压全过程荷载‑变形曲线；该试验装置通过应变片信息分析，获得粘结滑移阶段钢管双向应力分布特征，由此推出由钢管局部屈曲前后的纵向应力分布特征；综上，该试验方法可揭示界面粘结滑移过程对钢管与核心混凝土的受力影响及传力机制。CN115127996ACN115127996A权利要求书1/2页1.一种钢管混凝土界面粘结滑移的试验装置，其特征在于，包括电液伺服长柱压力试验机、基础构件、柱式压力传感器、位移传感器、数据采集系统和双向应变片；所述电液伺服长柱压力试验机用于对基础构件进行轴心受压加载，得到轴心受压加载过程的荷载‑位移曲线；所述基础构件用于进行钢管混凝土界面粘结滑移试验；所述柱式压力传感器用于获取基础构件在轴心受压加载过程中的粘结力和竖向滑移力，并根据荷载‑位移曲线获取基础构件中钢管独立的受压全过程受荷‑位移曲线；所述位移传感器用于测量基础构件的平均纵向变形；所述数据采集系统用于测量柱式压力传感器、位移传感器和双向应变片的荷载和变形数据；所述双向应变片用于测量基础构件中钢管的环形和纵向变形数据。2.根据权利要求1所述的钢管混凝土界面粘结滑移的试验装置，其特征在于，所述基本构件包括第一钢板(1)、第二钢板(2)、第三钢板(3)、第四钢板(4)、钢管(5)和补强焊管(6)；所述钢管(5)内设置有混凝土；所述第一钢板(1)和第二钢板(2)分别固定设置于钢管(5)的顶部和底部；所述第三钢板(3)设置于钢管(5)内部；所述第四钢板(4)固定设置于第一钢板(1)的顶部；所述补强焊管(6)设置于钢管(5)底部的外壁上。3.根据权利要求2所述的钢管混凝土界面粘结滑移的试验装置，其特征在于，所述第一钢板(1)和第二钢板(2)的中心均设置有开孔；所述第一钢板(1)采用焊接的方式固定设置于钢管(5)的顶部；所述第二钢板(2)采用焊接的方式固定设置于钢管(5)的底部。4.根据权利要求2所述的钢管混凝土界面粘结滑移的试验装置，其特征在于，所述柱式压力传感器设置于第三钢板(3)上；所述双向应变片设置于钢管(5)的外壁上；所述柱式压力传感器用于获取轴心受压加载过程中钢管(5)与混凝土之间的粘结力和滑移力。5.根据权利要求1所述的钢管混凝土界面粘结滑移的试验装置，其特征在于，所述柱式压力传感器的导线穿设于第一钢板(1)的穿线孔。6.一种钢管混凝土界面粘结滑移的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用柱式压力传感器获取钢管与混凝土之间界面的粘结力和竖向滑移力；S2：利用电液伺服长柱压力试验机对基础构件进行轴心受压加载，得到基础构件轴心受压加载过程的输出荷载；S3：根据电液伺服长柱压力试验机的输出荷载以及钢管与混凝土之间界面的粘结力和竖向滑移力，计算钢管所分担的荷载；S4：利用位移传感器测量基础构件的平均纵向变形，并根据钢管所分担的荷载得到基础构件中钢管独立分担的荷载‑纵向变形曲线，在钢管独立分担的荷载‑纵向变形曲线中确定钢管初始局部屈曲坐标；S5：利用双向应变片测量钢管的环形和纵向变形数据，计算钢管的双向应力，分析钢管局部屈曲前后的应力分布变化特征；并根据钢管初始屈曲坐标，判断钢管局部屈曲与峰值点的先后关系，完成试验。7.根据权利要求6所述的钢管混凝土界面粘结滑移的试验方法，其特征在于，所述步骤S3中，钢管所分担的载荷S的计算公式为：S＝P‑N2CN115127996A权利要求书2/2页其中，P表示电液伺服长柱压力试验机的输出荷载，N表示混凝土界面的粘结力和竖向滑移力。8.根据权利要求6所述的钢管混凝土界面粘结滑移的试验方法，其特征在于，所述步骤S5中，钢管的双向应力包括钢管环向应变εx和钢管纵向应变εz，其在弹性阶段的计算公式分别为：其中，σx表示钢管的环向应力，σz表示钢管的纵向应力，Es表示钢管材料的