[发明专利]一种钢筋混凝土梁裂后疲劳性能测试系统及其方法

说明书

本发明涉及一种钢筋混凝土梁裂后疲劳性能测试系统及其方法，该系统包括MTS伺服加载试验机、静载试件组、疲劳试件组和备用试件，其中，伺服加载试验机上安装有支座、加荷头和LVDT传感器，静载试件组的试件数量与疲劳试件组的试件数量相同，静载试件组中各试件与疲劳试件组中各试件以及备用试件的结构、尺寸及材料设置均相同，试件的加载段为三等分设计，支座与加荷头对应采用三等分间距布设，支座用于承载水平放置的试件，加荷头用于将两个相等的荷载垂直作用于试件，LVDT传感器用于采集试件的跨中位移。与现有技术相比，本发明针对钢筋混凝土路面的钢筋混凝土梁，能够准确获知裂前与裂后不同应力条件下的疲劳寿命。

技术领域

本发明涉及道路材料性能测试技术领域，尤其是涉及一种钢筋混凝土梁裂后疲劳性能测试系统及其方法。

背景技术

钢筋混凝土路面通过在混凝土面层内配置纵、横向钢筋或多层钢筋网，可在混凝土板出现裂缝后，利用钢筋与混凝土的粘接作用，有效限制裂缝的进一步扩展；当钢筋混凝土路面板出现贯穿裂缝后，由于钢筋的抗拉强度远大于混凝土，也能将裂缝宽度控制在较小范围，从而使整个路面结构在开裂后保持良好的整体性和工作能力，而不至于像素混凝土路面那样由于贯穿裂缝宽度过大导致雨水侵入形成板底脱空或大面积断裂；同时，通过配筋约束，钢筋混凝土路面板的板长可设计为6～15m，在某些地形条件复杂的地区，钢筋混凝土路面也能做成不规则形状，且承载能力不受太大影响。

然而，现行的《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40-2011)中关于钢筋混凝土路面的设计方法却未能很好地体现其抗裂性能，该规范中钢筋混凝土路面的设计极限状态与素混凝土路面的相同，均为控制在行车荷载和环境因素重复共同作用下混凝土面板不发生疲劳断裂；此外，研究表明：混凝土路面在其板底未出现裂缝时，临界荷位为纵缝边缘中部，随着裂缝扩展面层板纵向弯曲刚度减小，在车辆荷载和温度梯度的综合作用下，路面板纵缝边缘中部时板底应力值减小。

目前关于钢筋混凝土路面疲劳寿命的试验中，大都采用先静载得到试件极限强度、后疲劳加载得到疲劳寿命的方法，试验结果仅能得到试件极限强度值以及基于该强度值的疲劳寿命，而并不能准确得知开裂前后不同应力条件下的疲劳寿命。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种钢筋混凝土梁裂后疲劳性能测试系统及其方法，以实现准确获知钢筋混凝土路面开裂前后疲劳寿命的目的。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种钢筋混凝土裂后疲劳性能测试系统，包括MTS伺服加载试验机、静载试件组、疲劳试件组和备用试件，所述伺服加载试验机上安装有支座、加荷头和LVDT传感器，所述静载试件组的试件数量与疲劳试件组的试件数量相同，所述静载试件组中各试件与疲劳试件组中各试件以及备用试件的结构、尺寸及材料设置均相同，所述试件的加载段为三等分设计，所述支座与加荷头对应采用三等分间距布设，所述支座用于承载水平放置的试件，所述加荷头用于将两个相等的荷载垂直作用于试件，所述LVDT传感器用于采集试件的跨中位移。

进一步地，所述加荷头具体为钢制双点加荷头。

进一步地，所述试件具体为棱柱体试件，所述试件采用单层配筋的方式，试件内部的钢筋数量不大于1根。

进一步地，所述支座和加荷头均为硬钢圆柱结构。

一种钢筋混凝土裂后疲劳性能测试方法，包括以下步骤：

S1、将静载试件组的各试件依次放置于支座与加荷头之间，通过设置MTS伺服加载试验机的加载速率，以测试得到静载试件组的裂前强度值与裂后强度值；

S2、根据裂前强度值与裂后强度值，结合设置的裂前疲劳应力水平和裂后疲劳应力水平，确定疲劳测试时的裂前疲劳荷载最大值和裂后疲劳荷载最大值；