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1、(10)申请公布号 CN 103940682 A (43)申请公布日 2014.07.23 CN 103940682 A (21)申请号 201410178518.4 (22)申请日 2014.04.29 G01N 3/28(2006.01) (71)申请人 长安大学 地址 710064 陕西省西安市南二环中段 33 号 (72)发明人 牛艳伟 商岸帆 冯剑平 荣帅 曹宏恩 杜隆基 黄平明 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 徐文权 (54) 发明名称 一种混凝土剪切徐变系数的测试装置及其测 试方法 (57) 摘要 一种混凝土剪切徐变系数的测试装置及其测 。
2、试方法， 测试装置包括用于支承十字梁试件的一 条长边， 能够使十字梁试件的支承端沿支承线转 动的支架， 试件的另一条长边上安装有加载托架， 加载托架上放置有加载重 ； 十字梁试件的中心交 叉位置分别沿所在长边布置有应变传感器， 应变 传感器通过导线将采集到的信号传送给采集机 箱。 测试方法包括将试件浇筑成为十字梁试件， 测 得空载时的受压应变和受拉应变 ； 再安装放置加 载重的加载托架， 测得加载后的受拉和受压应变， 通过与空载时的数值比较， 计算得出加载龄期的 弹性应变 ； 通过长期连续采集得到任意时刻的弹 性应变 ； 最后根据公式计算得到剪切徐变系数。 通过利用十字梁弯曲进行反向加载， 操。
3、作更加简 便安全。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103940682 A CN 103940682 A 1/1 页 2 1. 一种混凝土剪切徐变系数的测试装置， 其特征在于 ： 包括用于支承十字梁试件 （1） 的一条长边， 并能够使十字梁试件 （1） 的支承端沿支承线转动的支架 （2） ， 十字梁试件 （1） 的另一条长边上安装放置有加载重 （4） 的加载托架 （3） ； 所述的十字梁试件 （1） 的中心交叉位置分别沿所在长边布。
4、置有应变传感器 （5） ， 应变 传感器 （5） 通过导线将采集到的信号传送给采集机箱 （6） 。 2. 根据权利要求 1 所述的混凝土剪切徐变系数的测试装置， 其特征在于 ： 所述的支架 （2） 为焊接钢材或台座式结构。 3. 一种混凝土剪切徐变系数的测试方法， 其特征在于 ： 第一步， 制作十字梁试件 （1） ， 按照目标加载龄期 t0 将十字梁试件 （1） 的一条长边置于 支架 （2） 上 ； 第二步， 在十字梁试件 （1） 的中心交叉位置分别沿所在长边布置应变传感器 （5） ， 并将 应变传感器 （5） 通过导线与采集机箱 （6） 连接， 得到空载受压应变 c1以及空载受拉应变 t1；。
5、 第三步， 在十字梁试件 （1） 的另一条长边上安装加载托架 （3） ， 并在加载托架 （3） 上放 置加载重 （4） ， 采集加载后的应变 c2和 t2， 计算得到两组传感器在加载龄期的弹性应变 c0=c2-c1和 t0=t2-t1； 第四步， 对十字梁试件 （1）的应变数据进行长期连续采集， 某一时刻 t 的长期总应 变 ct、 tt等于该时刻的应变数据减去空载数据 c1和 t1， 某一时刻 t 的剪切徐变 则加载龄期为t0的混凝土在t时刻的剪切徐变系数其 中 0为初始剪切变形， 由 c0和 t0利用上述公式计算得到。 4. 根据权利要求 3 所述的混凝土剪切徐变系数的测试方法， 其特征在。
6、于 ： 所述的十字 梁试件 （1） 初始应变小时直接采用素混凝土制作 ； 初始弹性应变大时沿十字梁的长边配置 钢筋。 权 利 要 求 书 CN 103940682 A 2 1/3 页 3 一种混凝土剪切徐变系数的测试装置及其测试方法 技术领域 0001 本发明涉及一种混凝土系数的测试装置及其测试方法， 具体涉及一种混凝土剪切 徐变系数的测试装置及其测试方法。 背景技术 0002 混凝土结构在空间受力时， 结构中任意一点的应力可由三个法向应力和三个剪切 应力来表示 （Ferdinand P.Beer,E.Russell Johnston,John T.Dewolf,etc.,Mechanics 。
7、of Materials(5th edition)(M),New York,Mc Graw Hill,2009） 。在计算混凝土梁式结 构时， 大多忽略了剪切应力的影响 （李廉锟， 结构力学 （第 5 版） (M)， 北京 ： 高等教育出版 社， 2010） ， 而最近十年间， 混凝土的结构特别是大跨径混凝土梁式结构的长期变形过大 的问题开始出现， 实际变形值往往大于计算值 （楼庄鸿 , 大跨径梁式桥的主要病害 J, 公路交通科 技 ,2006,23(4),84-87） （Burgoyne Chris,Scantlebury Richard,Why did Palau bridge colla。
8、pseJ,The Structural Engineer,2006,84(11),30-37） ，大 型 混 凝土结构的剪切应力的影响开始引起关注。长期变形主要与结构的受力和材料的徐变 特性相关。在材料的徐变特性研究方面， 对于轴向徐变系数已有一定测试手段， 相关文献 （曹国辉 , 方志 , 徐变加载装置的研制与应用 . 实验室研究与探索 J, 实验室研究与探 索 ,2005,24(10),31-42） 通过轴向加压测试徐变的受压徐变特性 ； 排除时变因素， 对于混 凝土的剪切模量等亦有一定研究， 相关文献 （施士昇 , 混凝土的抗剪强度、 剪切模量和弹性 模量 J, 土木工程学报 ,1999。
9、,32(2):47-52） 通过扭转的方法对混凝土的剪切模量进行 了试验， 文献 （Frank J.Vechchio,Michael P.Collins,The modified compression-field theory for reinforced concrete elements subjected to shearJ,ACI Journal,1986 ,March-April:219-231） 通过混凝土板边缘施加荷载对剪切应力的计算方法进行研究。目 前尚未出现针对混凝土剪切徐变系数的试验方法。 发明内容 0003 本发明的目的在于针对上述现有技术中的缺陷， 提供一种利用十字梁。
10、弯曲进行反 向加载， 操作简便安全的混凝土剪切徐变系数的测试装置及其测试方法。 0004 为了实现上述目的， 本发明的测试装置包括用于支承十字梁试件的一条长边， 并 能够使十字梁试件的支承端沿支承线转动的支架， 十字梁试件的另一条长边上安装放置有 加载重的加载托架 ； 0005 所述的十字梁试件的中心交叉位置分别沿所在长边布置有应变传感器， 应变传感 器通过导线将采集到的信号传送给采集机箱。 0006 所述的支架为焊接钢材或台座式结构。 0007 本发明的测试方法包括 ： 0008 第一步， 制作十字梁试件， 按照目标加载龄期 t0 将十字梁试件的一条长边置于支 架上 ； 说 明 书 CN 1。
11、03940682 A 3 2/3 页 4 0009 第二步， 在十字梁试件的中心交叉位置分别沿所在长边布置应变传感器， 并将应 变传感器通过导线与采集机箱连接， 得到空载受压应变 c1以及空载受拉应变 t1； 0010 第三步， 在十字梁试件的另一条长边上安装加载托架， 并在加载托架上放置 加载重， 采集加载后的应变 c2和 t2， 计算得到两组传感器在加载龄期的弹性应变 c0=c2-c1和 t0=t2-t1； 0011 第四步， 对十字梁试件的应变数据进行长期连续采集， 某一时刻 t 的长期总应 变 ct、 tt等于该时刻的应变数据减去空载数据 c1和 t1， 某一时刻 t 的剪切徐变 则加。
12、载龄期为t0的混凝土在t时刻的剪切徐变系数其 中 0为初始剪切变形， 由 c0和 t0利用上述公式计算得到。 0012 所述的十字梁试件初始应变小时直接采用素混凝土制作 ； 初始弹性应变大时沿十 字梁的长边配置钢筋。 0013 与现有技术相比， 本发明的测试装置通过支架支承十字梁试件的一条长边， 在十 字梁试件的另一条长边上安装放置有加载重的加载托架， 在加载重的作用下承受拉应力， 而被支承的长边承受压应力， 在十字梁试件的中心交叉位置分别沿所在长边布置应变传感 器， 应变传感器通过导线将采集到的信号传送给采集机箱， 最后通过相应的计算公式即能 够得到混凝土的剪切徐变系数。本发明装置结构简单，。
13、 操作方便， 减小了加载难度， 具有较 高的安全性。 0014 优选的， 本发明支架为焊接钢材或台座式结构， 保证了十字梁试件的支承端能够 沿支承线转动， 避免对测试结果造成影响。 0015 与现有技术相比， 本发明的测试方法首先将试件通过十字梁支模浇筑成为十字梁 试件， 将十字梁试件的一条长边置于支架上测得空载时的受压应变和受拉应变 ； 再在另一 条长边上安装加载托架， 并在试件下方的加载托架上放置加载重， 则此时该长边承受拉应 力， 被支承的长边承受压应力， 测得加载后的受拉和受压应变， 通过与空载时的数值比较， 计算得出加载龄期的弹性应变 ； 通过长期连续采集， 进而得到任意时刻的弹性应。
14、变 ； 根据 公式计算得到某一时刻的剪切徐变， 则加载龄期为 t0 的混凝土 在 t 时刻的剪切系数为测试方法明确， 操作简单。 附图说明 0016 图 1 本发明装置的结构示意图 ； 0017 图 2 十字梁试件的交叉区域受力图 ； 0018 附图中 ： 1.十字梁试件 ； 2.支架 ； 3.加载托架 ； 4.加载重 ； 5.应变传感器 ； 6.采集 机箱。 说 明 书 CN 103940682 A 4 3/3 页 5 具体实施方式 0019 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。 0020 参见图 1， 本发明的装置包括焊接钢材或台座式结构用于支承十字梁试件 1 的一 条长边， 能够使十。
15、字梁试件 1 的支承端沿支承线转动的支架 2， 十字梁试件 1 的另一条长边 上安装放置有加载重 4 的加载托架 3 ； 十字梁试件 1 的中心交叉位置分别沿所在长边布置 有应变传感器 5， 应变传感器 5 通过导线将采集到的信号传送给采集机箱 6。 0021 参见图 2， 十字梁试件的一条长边通过支架支承， 再在另一条长边上安装加载托 架， 并在试件下方的加载托架上放置加载重， 则在加载重的作用下该长边承受拉应力， 被支 承的长边承受压应力， 十字梁的两个交叉主梁分别承受正、 负弯矩， 在交叉区域的某一点混 凝土承受两个垂直方向拉应力和压应力， 实际处于纯剪状态。 0022 本发明的测试方法。
16、为 ： 0023 第一步， 制作十字梁试件 1， 十字梁试件 1 初始应变小时直接采用素混凝土制作 ； 初始弹性应变大时沿十字梁的长边配置钢筋 ； 按照目标加载龄期t0将十字梁试件1的一条 长边置于支架 2 上， 在支承作用下承受压应力 ； 0024 第二步， 在十字梁试件 1 的中心交叉位置分别沿所在长边布置应变传感器 5， 并将 应变传感器 5 通过导线与采集机箱 6 连接， 得到空载受压应变 c1以及空载受拉应变 t1； 0025 第三步， 在十字梁试件 1 的另一条长边上安装加载托架 3， 并在十字梁试件 1 下方 的加载托架 3 上放置加载重 4， 采集加载后的应变 c2和 t2， 计算得到两组传感器在加载 龄期的弹性应变 c0=c2-c1和 t0=t2-t1； 0026 第四步， 对十字梁试件 1 的应变数据进行长期连续采集， 某一时刻 t 的长期总 应变 ct、 tt等于该时刻的应变数据减去空载数据 c1和 t1， 某一时刻 t 的剪切徐变 则加载龄期为t0的混凝土在t时刻的剪切徐变系数其 中 0为初始剪切变形， 由 c0和 t0利用上述公式计算得到。 说 明 书 CN 103940682 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103940682 A 6 。