金属-水泥基材料界面力学性能测试装置的制作方法

本实用新型涉及结构工程技术领域，特别是涉及一种金属-水泥基材料界面力学性能测试装置。

背景技术：

钢和混凝土是目前用量最大的两种工程结构材料。钢-混凝土组合结构一般指由钢和混凝土组合而成，且二者共同工作的结构，如钢-混凝土组合梁，钢管混凝土，型钢混凝土等。组合结构具有力学性能好、施工便捷等特点，目前已经在大跨、桥梁和高层结构中得到了广泛应用。

在构件受力过程中，要保证组合结构的钢和混凝土材料之间共同工作，须保证二者传力可靠。对于设置剪力连接件的构件，一般采用推出试验来确定界面抗剪能力。对于一些没有设置剪力连接件的构件，明晰钢和混凝土之间的界面粘接-滑移性能是保证两种材料之间可靠内力传递的基础。

目前在钢和混凝土界面力学性能测试方面存在如下问题：由于钢和混凝土的界面切向抗剪能力受构件几何变形影响较大，较难得到稳定的界面力学性能结果。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种金属-水泥基材料界面力学性能测试装置，用于解决或部分解决目前在钢和混凝土界面力学性能测试中，较难得到稳定的界面力学性能结果的问题。

本实用新型实施例提供一种金属-水泥基材料界面力学性能测试装置，包括支撑组件、加载框和切向作动器，所述支撑组件上具有槽口朝向一侧的凹槽，所述加载框为两侧均开口的中空结构，所述凹槽以及所述加载框的尺寸与测试件相匹配，所述切向作动器固定设置在所述凹槽的槽口一侧的上方。

在上述方案的基础上，还包括竖直设置的导向结构，所述加载框的第一侧与所述凹槽的槽口相接，所述加载框与所述导向结构可移动连接。

在上述方案的基础上，所述导向结构包括竖直设置的滑竿，在所述加载框的相对两侧分别设有至少一个所述滑竿，所述加载框与所述滑竿位置对应处连接有耳板，所述耳板滑动套设于所述滑竿。

在上述方案的基础上，还包括法向加载组件，所述法向加载组件包括法向作动器，所述法向作动器设于所述加载框的第二侧。

在上述方案的基础上，所述法向加载组件还包括第一端板、第二端板、抵紧件和横杆，所述第一端板和第二端板相对设置，所述法向作动器的固定端连接于所述第一端板、加载端朝向所述加载框，所述第二端板位于所述凹槽背离所述加载框的一侧，所述抵紧件的一端与所述第二端板连接、另一端与所述凹槽的槽底外侧相接，所述横杆设于所述第一端板和所述第二端板之间且两端分别与第一端板和第二端板对应连接。

在上述方案的基础上，在所述法向作动器的外围设置多个所述横杆。

在上述方案的基础上，所述法向作动器的加载端连接有呈板状的滑动结构。

在上述方案的基础上，所述凹槽的槽底上可拆卸连接有调节件，所述调节件凸出于所述凹槽的槽底的长度可调，若干个所述调节件关于所述凹槽的中心对称分布。

在上述方案的基础上，所述支撑组件包括底座和面板，所述面板垂直连接于所述底座，所述凹槽设于所述面板的一侧。

在上述方案的基础上，所述面板的另一侧垂直连接有加强肋板。

本实用新型实施例提供的一种金属-水泥基材料界面力学性能测试装置，设置加载框和凹槽相配合，既可便于对加载框施力以进行测试件切向抗剪性能测试，同时凹槽和加载框在测试件的外围可对其起到约束作用，可避免测试件在测试过程发生侧向变形，进而减少测试件几何变形对力学性能的影响，有利于得到稳定准确的力学性能结果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的金属-水泥基材料界面力学性能测试装置的整体示意图；

图2为本实用新型实施例中加载框和滑竿设置的第一示意图；

图3为本实用新型实施例中加载框和滑竿设置的第二示意图；

图4为本实用新型实施例中法向加载组件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中支撑组件的结构示意图。

附图标记说明：

其中，1-支撑组件；101-底座；102-面板；103-加强肋板；104-凹槽；105-螺纹孔；2-滑块滑竿；201-加载框；202-滑竿；203-耳板；3-法向加载组件；301-第一端板；302-横杆；303-螺母；304-第二端板；305-法向作动器；306-抵紧件；307-滑动结构；4-切向作动器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供一种金属-水泥基材料界面力学性能测试装置，参考图1，该力学性能测试装置包括支撑组件1、加载框201和切向作动器4，支撑组件1上具有槽口朝向一侧的凹槽104，加载框201为两侧均开口的中空结构，凹槽104以及加载框201的尺寸与测试件相匹配，切向作动器4固定设置在凹槽104的槽口一侧的上方。

在对测试件进行力学性能测试时，可将测试件放置在加载框201中，将加载框201放置在凹槽104的槽口一侧，并使得测试件的一侧插入凹槽104中。即测试件在进行测试时，一部分位于凹槽104中，一部分位于加载框201中。切向作动器4在凹槽104的槽口一侧上方，即在测试件放置好之后，切向作动器4位于加载框201的上方。使得切向作动器4可对加载框201向下施力，进而进行测试件的力学性能测试。

本实施例提供的一种金属-水泥基材料界面力学性能测试装置，设置加载框201和凹槽104相配合，既可便于对加载框201施力以进行测试件切向抗剪性能测试，同时凹槽104和加载框201在测试件的外围可对其起到约束作用，可避免测试件在测试过程发生侧向变形，进而减少测试件几何变形对力学性能的影响，有利于得到稳定准确的力学性能结果。

进一步地，本实施例提供的一种金属-水泥基材料界面力学性能测试装置可用于对钢-混凝土的界面进行切向抗剪性能测试。因为钢和混凝土的界面切向抗剪能力受构件几何变形影响较大，现有一般测试装置对侧向变形没有约束，较难得到稳定的界面力学性能结果。而本实施例提供的力学性能测试装置设置凹槽104和加载框201对测试件实现约束，有利于避免构件变形，获得更加稳定的力学性能结果。

进一步地，该力学性能测试装置用于对钢混凝土的界面进行切向抗剪性能测试时，测试件的钢板一侧插入凹槽104中。且优选的，凹槽104的深度与钢板的厚度相同。使得凹槽104和加载框201的相接面即为钢混凝土的界面。

进一步地，该力学性能测试装置还可用于对铝-混凝土界面等进行力学性能测试，该装置可以测任何金属-水泥基材料或其他材料的界面性能，具体不做限定。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种力学性能测试装置还包括竖直设置的导向结构，加载框201的第一侧与凹槽104的槽口相接，加载框201与导向结构可移动连接。加载框201可沿导向结构移动。设置导向结构与加载框201相连，可对测试过程中加载框201的移动路径进行限制，使得测试件在达到力学极限时，加载框201以及内部的部分测试件沿导向结构移动，即沿切向移动，可提高测试的稳定性和准确性。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图2和图3，导向结构包括竖直设置的滑竿202，在加载框201的相对两侧分别设有至少一个滑竿202，加载框201与滑竿202位置对应处连接有耳板203，耳板203滑动套设于滑竿202。加载框201可沿滑竿202上下移动，进而对加载框201的移动路径进行限制。

优选的，在加载框201与第一侧相邻的相对两侧分别设置滑竿202。加载框201在相对两侧分别与滑竿202相连，还可防止加载框201发生水平偏移而影响测试的稳定性。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图4，一种力学性能测试装置还包括法向加载组件3，法向加载组件3包括法向作动器305，法向作动器305设于加载框201的第二侧。加载框201的第二侧即与第一侧相对的一侧。因为法向力对抗剪性能影响也比较大，因此，本实施例在测试装置中考虑法向力在界面移动前后的影响，设置了法向加载组件3。法向作动器305可对测试件施加法向力，进而对测试过程中测试件的法向受力进行控制，提高对测试件切向抗剪性能测试的稳定性。

在上述实施例的基础上，进一步地，法向加载组件3还包括第一端板301、第二端板304、抵紧件306和横杆302，第一端板301和第二端板304相对设置，法向作动器305的固定端连接于第一端板301、加载端朝向加载框201，第二端板304位于凹槽104背离加载框201的一侧，抵紧件306的一端与第二端板304连接、另一端与凹槽104的槽底外侧相接，横杆302设于第一端板301和第二端板304之间且两端分别与第一端板301和第二端板304对应连接。

法向加载组件3包括第一端板301、第二端板304、法向作动器305、抵紧件306和横杆302。第一端板301和第二端板304相对设置，第一端板301朝向第二端板304的一侧连接法向作动器305的固定端，法向作动器305的加载端朝向第二端板304，第二端板304朝向第一端板301的一侧连接抵紧件306的一端；第一端板301和第二端板304与横杆302的两端对应连接，通过横杆302相连固定。

在对测试件进行力学性能测试时，将法向加载组件3沿测试件的法向放置，即第一端板301置于加载框201背离凹槽104的一侧，第二端板304置于凹槽104背离加载框201的一侧；且使得抵紧件306远离第二端板304的另一端与凹槽104的槽底外侧相接。法向作动器305的加载端与加载框201的第二侧相接，对加载框201内的测试件施加法向作用力。

在法向作动器305对测试件施力时，法向作动器305的加载端抵紧测试件，同时抵紧件306的另一端会抵紧凹槽104的槽底外侧，从而使得法向加载组件3不用安装固定即可对测试件施加稳定的法向作用力。法向加载组件3的设置结构使得法向加载组件3不用安装固定，便于法向加载组件3的使用和拆卸，从而便于测试件的安装拆卸以及便于测试装置和法向加载组件3的存放运输等。

在上述实施例的基础上，进一步地，在法向作动器305的外围设置多个横杆302。有利于第一端板301和第二端板304连接的稳定性，进而利于对测试件施加稳定的法向作用力。优选的，可在法向作动器305的外围均匀设置多个横杆302。

进一步地，横杆302的两端与第一端板301和第二端板304可分别通过螺纹连接。横杆302的两端可对应穿出第一端板301和第二端板304，并在第一端板301和第二端板304的外侧与螺母303相连。

在上述实施例的基础上，进一步地，法向作动器305的加载端连接有呈板状的滑动结构307。法向作动器305的加载端即活动端。滑动结构307可以是低摩擦系数材料板材或滚动减阻装置。以减少与测试件之间的摩擦力，进而在测试件发生变形移动时，便于测试件的顺利移动且避免对法向作动器305的加载端造成损坏。

滑动结构307呈板状，可便于与测试件接触施力。滑动结构307朝向测试件的一侧可设置滚轮或滚珠。以便于测试件与滑动结构307之间发生相对移动。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图5，凹槽104的槽底上可拆卸连接有调节件，调节件凸出于凹槽104的槽底的长度可调，若干个调节件关于凹槽104的中心对称分布。通过调节调节件凸出于凹槽104的槽底的长度，可对凹槽104用于容纳测试件的深度进行调节，进而使得凹槽104适应不同厚度的测试件，提高测试装置的适用性和灵活性。

进一步地，调节件可为螺栓。可在凹槽104的槽底上设置螺纹孔105与螺栓相连，通过调节螺栓旋入螺纹孔105的长度对螺栓凸出于凹槽104的槽底长度进行调节。若干个调节件关于凹槽104的中心对称分布，可对测试件实现均匀稳定的支撑，提高力学性能测试的稳定性。

在上述实施例的基础上，进一步地，支撑组件1包括底座101和面板102，面板102垂直连接于底座101，凹槽104设于面板102的一侧。

在上述实施例的基础上，进一步地，面板102的另一侧垂直连接有加强肋板103。

在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提出一种稳定性高，可考虑界面滑动前后法向力影响的钢-混凝土界面力学性能试验装置。该钢-混凝土界面力学性能试验装置，包括多个组件；组件包括支撑组件1、滑块滑竿2、法向加载组件3，切向作动器4；支撑组件1包括底座101、面板102和加强肋板103，面板102上有凹槽104；面板102和加强肋板103底部和底座101连接。滑块滑竿2包括加载框201、耳板203、滑竿202；加载框201和耳板203连接，耳板203上有孔，耳板203沿滑竿202轴向上下滑动，滑竿202和底座101垂直连接。法向加载组件3包括两侧的端板、横杆302、法向作动器305、螺母303、滑动结构307和抵紧件306；端板和法向作动器305相连，螺母303位于端板外部，抵紧件306位于端板和面板102之间；滑动结构307和法向作动器305加载端连接；切向作动器4固定在加载框201上方；切向作动器4的固定端可固定于其他支架或设备基础，使得切向作动器4的加载端与加载框201的上部相接。

其中，耳板203位于加载框201外部。横杆302位于法向作动器305外部。其中，横杆302的个数可以是四个或四个以上。需要特别说明的是，本实施例中的横杆302的数量及分布仅为举例说明，本领域技术人员可根据实际需求具体设置。

滑动结构307可以是低摩擦系数材料板材或滚动减阻装置。其中，支撑组件1(包括底座101、面板102和加强肋板103)、滑块滑竿2(包括加载框201、耳板203和滑竿202)、端板(包括第一端板301和第二端板304)、横杆302、螺母303和抵紧件306均由普通钢材、高强钢材、耐火耐候钢或不锈钢制成。

本实施例提供的钢-混凝土界面力学性能试验装置可保证钢和混凝土界面沿切向相对运动，提供比较稳定的测试结果，并可减小加载装置本身的摩擦阻力影响。

本实施例提供一种稳定性高，可考虑界面滑动前后法向力影响的钢-混凝土界面力学性能试验装置。包括背板底座101、滑块滑竿2、法向加载组件3，切向作动器4。一方面，滑块滑竿2组件中的加载框201可以为混凝土加载提供足够的刚度，滑竿202可使加载框201运动沿轴向进行，保证钢和混凝土界面沿切向相对运动，良好的约束可在界面之间产生纯剪应力，避免因构件微小变形发生的弯剪破坏带来的不稳定结果。另一方面，法向加载组件3可以为试件提供法向应力，滑动结构307的摩擦系数小，可以减少因法向加载组件3本身带来的摩擦阻力影响。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。