(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211024490.X (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 浙江科技学院 地址 310023 浙江省杭州市西湖区留和路 318号 申请人 大连理工大 学　河北工程大 学 (72)发明人 王红伟　吴智敏　王燕杰　樊磊　 曾伟　叶建　 (74)专利代理 机构 辽宁鸿文知识产权代理有限 公司 21102 专利代理师 许明章　王海波 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种改进的混凝土多轴拉压应力组合试验 装置及方法 (57)摘要 一种改进的混凝土多轴拉压应力组合试验 方法， 属于土木工程试验与检验技术领域。 其特 征是在混凝土多轴拉压应力组合试验中， 利用胶 粘剂将双板塑料毛刷两侧的基座分别与混凝土 试件受拉面和粘贴钢板连接， 而粘贴钢板通过螺 栓与传力钢板连接， 传力钢板通过球铰与加载端 连接。 加载端拉力通过钢板传递给双板塑料毛刷 刷齿， 进而传递给混凝土试件。 本发明采用双板 塑料毛刷粘贴方式的效果和益处是： 使试件轴心 受拉， 应力分布更均匀； 由于刷齿刚度很小， 避免 加载端对试件粘贴面产生横向约束作用， 使试件 在预设的受力状态下进行试验， 减小了试验误 差； 双板塑料毛刷很轻， 安装简单， 且造价低， 便 于一次性使用， 拆卸方便， 试验效率高， 大大增加 了其易用性与实用性。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 115389304 A 2022.11.25 CN 115389304 A 1.一种改进的混凝土多轴拉压应力组合试验装置， 用于对混凝土试件(7)进行加载； 其 特征在于， 所述的组合试验装置包括两个拉力球面铰(5)、 两个压力球面铰(6)和 两个结构 相同的加载装置， 加载装置由双板塑料毛刷(1)、 粘贴钢板(2)、 传力钢板(3)、 螺栓(4)组合 而成； 所述的双板塑料毛刷(1)包括上下两个薄板结构和位于中部的毛刷结构； 两个薄板结 构作为基座， 基座的形状、 尺寸与混凝土试件(7)受拉粘贴面相同； 毛刷结构的刷齿密度和 尺寸根据混凝 土试件(7)轴心抗拉强度进行设计； 所述的粘贴钢板(2)为板状结构， 其四个边角处设有用于安装螺 栓(4)的盲孔； 所述的传力钢板(3)为中心设有通孔的板状结构， 中心通孔用于与拉力球面铰(5)配 合； 传力钢板(3)四个边角处设有用于安装螺栓(4)的通孔， 其与粘贴钢板(2)通过螺栓(4) 固定； 所述的两个双板塑料毛刷(1)的一个基座分别与混凝土试件(7)的两个受拉粘贴面通 过胶粘连接， 每个双板塑料毛刷(1)的另一个基座与粘贴钢板(2)通过胶粘连接； 混凝土试 件(7)另外 两个受压侧面 安装压力球面铰(6)。 2.一种改进的混凝土多轴拉压应力组合试验方法， 基于权利要求1所述的装置实现， 其 特征在于， 混凝土试件(7)与加载装置之间采用双板塑料毛刷粘贴方式连接； 具体包括以下 步骤： 第一步， 将块状的混凝土试件(7)四面打磨平整并露出骨料， 将双板塑料毛刷(1)的两 个基座表面用砂纸打磨平整， 清洗； 第二步， 在混凝土试件(7)相对的两个受拉粘贴面均匀涂抹胶粘剂， 将两个双板塑料毛 刷(1)基座 面放在混凝 土试件(7)粘贴面上压实， 并清理从缝隙挤出的胶粘剂； 第三步， 将两侧粘贴好双板塑料毛刷(1)的混凝土试件(7)放在25℃～60℃的环境 中养 护， 且养护期间在试件上放置 重物使胶界面处于预压状态， 待胶界面完全固化后取 出试件； 第四步， 每个双板塑料毛刷的另一基座分别与粘贴钢板(2)通过胶粘剂粘贴好并压实， 清理从缝隙挤出的胶 粘剂后， 继续在预压状态下25℃ ～60℃的环 境中养护至胶界面完全固 化； 第五步， 将每 个粘贴钢板(2)与传力钢板(3)之间通过螺 栓(4)连接拧紧； 第六步， 将每个传力钢板(3)另一端通过拉力球面铰(5)与电液伺服试验机的加载端连 接， 通过电液伺服试验机对混凝土试件(7)施加垂向荷载； 混凝土试件(7)另外两侧受压面 通过压力球面铰(6)与电液伺服试验机的加载端 连接， 通过压力球面铰(6)施加水平侧向压 应力； 根据预定的加载 方案完成混凝 土多轴拉压应力组合试验。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115389304 A 2一种改进的混凝土多轴拉压应力组合试验装 置及方法 技术领域 [0001]本发明属于土木工程试验与检验技术领域， 涉及混凝土轴向拉伸全曲线的试验技 术和混凝 土多轴拉压应力组合状态下强度的试验 装置及方法。 背景技术 [0002]根据试验机与混凝土试件连接方式的不同， 现有混凝土轴向拉伸试验方法可分为 内埋式、 外夹式和粘贴式(包括单钢板粘贴式、 双钢板粘贴式、 钢刷粘贴式和单板塑料毛刷 粘贴式)三种基本类型。 这些技 术存在的问题和缺 点如下： [0003](1)内埋式 [0004]内埋式[1,2]的试验方法存在以下问题： ①很难保证 试件轴心受拉， 试件中应力分布 较为复杂； ②钢筋端部存在应力集中而容易发生破坏； ③不适用于混凝土多轴拉压应力组 合状态下强度的测试。 [1]梁正平,陆海荣,黄书秦等.一种简易的混凝土轴向拉伸试验装置 [J].水利学报,1992,(8):73 ‑75.[2]霍洪媛,梁正平等.混凝土轴向拉伸全曲线试验及装置 [J].河海大 学学学报,1995,23(5):26 ‑31. [0005](2)外夹式 [0006]外夹式[3]的试验方法存在以下问题： ①试件端部受夹持作用， 容易产生应力集中 而导致夹持部位发生局部破坏； ②由于夹持摩擦力不足容易导致夹持接触面滑移， 试验结 果不稳定； ③不适用于混凝土多轴拉压应力组合状态下强度的测试。 [3]Gopalaratnam  V  S,Surendra  P S.Softening  response  of plain concrete  in direct tension[J] .Journal of the American Concrete Institute,1985,82(3):310 ‑323. [0007](3)单钢板粘贴式 [0008]单钢板粘贴式[4,5]的试验方法存在以下问题： ①虽然易于保证轴心受拉， 但仍存在 应力分布不均的现象； ②试件表面粘贴的钢板会阻碍混凝土的横向变形， 增大试验结果的 误差；③试件粘贴的钢板厚， 质量较大， 试验操作困难； ④不适用于混凝土多轴拉压应力组 合状态下强度的测试。 [4]尚仁杰,赵国藩,黄承逵.低周循环荷载作用下混凝土轴向拉伸试 验全曲线的试验研究[J].水利学报,1996,(7):82 ‑87.[5]过镇海.混凝土的强度和变形(试 验基础和本构关系)[M].北京:清华大 学出版社,1997. [0009](4)双钢板粘贴式 [0010]双钢板粘贴式[6‑9]的试验方法存在以下问题： 虽然与单钢板粘贴式相比， 双钢板粘 贴式使试件中的应力传递更为均匀， 试件制备更为简单， 但在多轴拉压应力状态下仍然存 在粘贴钢板对试件横向变形产生约束作用的问题。 [6]彭勃,郑伟.混凝土单轴直接拉伸强 度试验方法的研究[J].湖南大学学报,2004,31(2):79 ‑83.[7]顾惠琳,彭勃.混凝土单轴直 接拉伸应力 ‑应变全曲线试验 方法[J].建筑材料学报,2003,6(1):66 ‑71.[8]张学.侧向拉/ 拉压组合应力状态下钢筋与混凝土的粘结性能[D].大连:大连理工大学,2014.[9]Zhang   X,Dong W,Zheng JJ,et al.Bond behavior  of plain round bars embedded  in  concrete  subjected  to lateral tension[J].Construction  and Building  Materials,说　明　书 1/6 页 3 CN 115389304 A 3