本發(fā)明屬于大壩混凝土力學(xué)性能，尤其涉及一種大尺寸全級配混凝土軸拉試件、制作模具、測試裝置及測試方法。

背景技術(shù)：

1、在水利工程領(lǐng)域，澆筑大壩的混凝土材料多為最大骨料粒徑尺寸為150mm的全級配混凝土，根據(jù)混凝土試驗原則，試件的最小邊界尺寸不小于3倍的最大骨料粒徑，即450mm。因此，全級配混凝土力學(xué)性能試驗的試件尺寸巨大，在很多方面存在試驗困難、試驗方法不統(tǒng)一等技術(shù)困難。

2、對于大壩混凝土而言，在其長期服用過程中通常受到水平較高的拉應(yīng)力作用，全級配混凝土軸拉性能測試的試驗技術(shù)已經(jīng)成為評估和預(yù)測大壩混凝土服役形態(tài)和壽命的重要難題，因此，迫切需要一種能夠準(zhǔn)確測試全級配混凝土軸拉本構(gòu)關(guān)系的試驗裝置及方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了能夠提供一種能夠準(zhǔn)確測試全級配混凝土軸拉本構(gòu)關(guān)系的試驗裝置及方法，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：

2、一種大尺寸全級配混凝土軸拉試件，包括：

3、全級配混凝土澆筑形成的試件本體；

4、2個預(yù)埋鋼板，2個所述預(yù)埋鋼板預(yù)埋在所述試件本體內(nèi)，2個所述預(yù)埋鋼板平行且相對設(shè)置；

5、2個預(yù)埋螺紋桿，2個所述預(yù)埋螺紋桿與2個所述預(yù)埋鋼板一一對應(yīng)設(shè)置，其中，所述預(yù)埋螺紋桿的一端與對應(yīng)的所述預(yù)埋鋼板固定連接，另一端延伸至所述試件本體的外側(cè)。

6、進一步地，所述試件本體的尺寸為450mm×450mm×900mm。

7、進一步地，所述試件本體長度方向的中心線、所述預(yù)埋鋼板的法向中心線和所述預(yù)埋螺紋桿的中心軸線共線。

8、一種大尺寸全級配混凝土軸拉試件的制作模具，用于制作上述任一項所述的大尺寸全級配混凝土軸拉試件，所述制作模具包括：

9、底板；

10、相對設(shè)置的2個棱邊側(cè)板，2個所述棱邊側(cè)板分別設(shè)置在所述底板寬度方向的邊緣處，所述棱邊側(cè)板靠近所述底板的一端通過底板固定螺栓與所述底板固定連接；

11、相對設(shè)置的2個底面?zhèn)劝澹?個所述底面?zhèn)劝宸謩e固定安裝在所述底板長度方向的邊緣處，并與所述底板、2個所述棱邊側(cè)板圍成一端開口的澆筑空間；

12、其中，2個所述底面?zhèn)劝寰ㄟ^底板固定螺栓與所述底板固定連接，所述底面?zhèn)劝宓膬啥送ㄟ^側(cè)板固定螺桿、螺母與2個所述棱邊側(cè)板固定連接；所述底面?zhèn)劝逶O(shè)置有與所述預(yù)埋螺紋桿適配的預(yù)留孔。

13、進一步地，所述底面?zhèn)劝逋ㄟ^2個側(cè)板固定螺桿與2個所述棱邊側(cè)板固定連接，其中，2個所述側(cè)板固定螺桿平行設(shè)置，且所述側(cè)板固定螺桿的兩個端部均依次穿過所述底邊側(cè)板的連接法蘭、對應(yīng)的所述棱邊側(cè)板與螺母配合；所述底面?zhèn)劝迳吓c所述預(yù)埋螺紋桿適配的通孔設(shè)置在2個所述側(cè)板固定螺桿之間。

14、一種大尺寸全級配混凝土軸拉性能測試裝置，用于上述任一項所述的大尺寸全級配混凝土軸拉試件的軸拉性能測試，所述性能測試裝置包括：

15、加載底座，所述加載底座通過底座固定螺栓固定在剛性基座上；所述加載底座的中心內(nèi)部鑲嵌底座球鉸，所述底座球鉸的連接桿延伸至所述加載底座的外側(cè)，與所述大尺寸全級配混凝土軸拉試件的一預(yù)埋螺紋桿螺紋連接；

16、組合套筒，所述組合套筒的第一端與所述大尺寸全級配混凝土軸拉試件的另一預(yù)埋螺紋桿螺紋連接；

17、荷載傳感器，所述荷載傳感器與所述組合套筒的第二端連接；

18、拉伸球鉸，所述拉伸球鉸的球座與所述荷載傳感器連接，所述拉伸球鉸的連接桿與拉伸試驗機連接；

19、位移計安裝架，所述位移計安裝架套設(shè)在所述試件本體的外側(cè)，并通過所述位移計安裝架的擰緊螺栓夾緊并固定在試件本體上；

20、位移計，所述位移計安裝在所述位移計安裝架上。

21、進一步地，還包括防護支架，所述防護支架套設(shè)在所述底座球鉸的連接桿外側(cè)，與所述加載底座固定連接。

22、一種大尺寸全級配混凝土軸拉性能測試方法，所述測試方法包括以下步驟：

23、s10、組裝上述的大尺寸全級配混凝土軸拉試件的制作模具，并放置于大尺寸全級配混凝土軸拉試件的澆筑成型區(qū)域；

24、s20、將預(yù)埋鋼板和預(yù)埋螺紋桿焊接形成預(yù)埋件，并放置于所述大尺寸全級配混凝土軸拉試件的制作模具中，所述預(yù)埋螺紋桿穿過底面?zhèn)劝迳系念A(yù)留孔中；

25、s30、向所述大尺寸全級配混凝土軸拉試件的制作模具澆筑全級配混凝土，養(yǎng)護3天后拆除所述大尺寸全級配混凝土軸拉試件的制作模具，隨后養(yǎng)護至測試齡期形成權(quán)利要求1至3所述的大尺寸全級配混凝土軸拉試件；

26、s40、將上述的大尺寸全級配混凝土軸拉性能測試裝置中的加載底座通過底座固定螺栓固定在剛性基座上；將防護支架安裝于所述加載底座上，將所述大尺寸全級配混凝土軸拉試件的一側(cè)預(yù)埋螺紋桿端安裝組合套筒；通過組合套筒吊裝大尺寸全級配混凝土軸拉試件，將所述大尺寸全級配混凝土軸拉試件的另一端預(yù)埋螺紋鋼桿安裝到底座球鉸的中心螺紋孔中；組合套筒的上部連接荷載傳感器，荷載傳感器上部連接拉伸球鉸；所述拉伸球鉸上部連接拉伸試驗機；

27、s50、啟動拉伸試驗機即可開始全級配混凝土軸拉性能測試，通過荷載傳感器和位移計獲取測試過程中的荷載-位移曲線，進一步獲取全級配混凝土軸拉性能測試的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線。

28、進一步地，在步驟s10中，組裝所述大尺寸全級配混凝土軸拉試件的制作模具包括以下步驟：

29、s11、將底板放置于大尺寸全級配混凝土軸拉試件的澆筑成型區(qū)域；

30、s12、在所述底板上通過螺栓固定底面?zhèn)劝搴屠膺厒?cè)板；使用側(cè)邊固定螺栓將2個棱邊側(cè)板固定，并擰緊螺栓將2棱邊側(cè)板間的底面?zhèn)劝鍓壕o固定；

31、在步驟s20中，所述預(yù)埋鋼板與對應(yīng)一側(cè)的所述底面?zhèn)劝彘g的距離為150mm。

32、有益效果：

33、本發(fā)明通過模具、試件、裝置與方法的協(xié)同優(yōu)化，解決了大尺寸全級配混凝土軸拉測試的技術(shù)難題，實現(xiàn)了高精度、高安全性的軸拉性能評估，為大壩等水利工程的混凝土服役壽命預(yù)測提供了科學(xué)依據(jù)，具有顯著的工程實用價值。

技術(shù)特征：

1.一種大尺寸全級配混凝土軸拉試件，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸全級配混凝土軸拉試件，其特征在于，所述試件本體的尺寸為450mm×450mm×900mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大尺寸全級配混凝土軸拉試件，其特征在于，所述試件本體長度方向的中心線、所述預(yù)埋鋼板的法向中心線和所述預(yù)埋螺紋桿的中心軸線共線。

4.一種大尺寸全級配混凝土軸拉試件的制作模具，其特征在于，用于制作權(quán)利要求1至3任一項所述的大尺寸全級配混凝土軸拉試件，所述制作模具包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大尺寸全級配混凝土軸拉試件的制作模具，其特征在于，所述底面?zhèn)劝逋ㄟ^2個側(cè)板固定螺桿與2個所述棱邊側(cè)板固定連接，其中，2個所述側(cè)板固定螺桿平行設(shè)置，且所述側(cè)板固定螺桿的兩個端部均依次穿過所述底邊側(cè)板的連接法蘭、對應(yīng)的所述棱邊側(cè)板與螺母配合；所述底面?zhèn)劝迳吓c所述預(yù)埋螺紋桿適配的通孔設(shè)置在2個所述側(cè)板固定螺桿之間。

6.一種大尺寸全級配混凝土軸拉性能測試裝置，其特征在于，用于權(quán)利要求1至3任一項所述的大尺寸全級配混凝土軸拉試件的軸拉性能測試，所述性能測試裝置包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大尺寸全級配混凝土軸拉性能測試裝置，其特征在于，還包括防護支架，所述防護支架套設(shè)在所述底座球鉸的連接桿外側(cè)，與所述加載底座固定連接。

8.一種大尺寸全級配混凝土軸拉性能測試方法，其特征在于，所述測試方法包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的大尺寸全級配混凝土軸拉性能測試方法，其特征在于，在步驟s10中，組裝所述大尺寸全級配混凝土軸拉試件的制作模具包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大尺寸全級配混凝土軸拉試件、制作模具、測試裝置及測試方法，屬于大壩混凝土力學(xué)性能技術(shù)領(lǐng)域，該試件包括：全級配混凝土澆筑形成的試件本體；2個預(yù)埋鋼板，2個預(yù)埋鋼板預(yù)埋在試件本體內(nèi)，2個預(yù)埋鋼板平行且相對設(shè)置；2個預(yù)埋螺紋桿，2個預(yù)埋螺紋桿與2個預(yù)埋鋼板一一對應(yīng)設(shè)置，其中，預(yù)埋螺紋桿的一端與對應(yīng)的預(yù)埋鋼板固定連接，另一端延伸至試件本體的外側(cè)。本發(fā)明通過模具、試件、裝置與方法的協(xié)同優(yōu)化，解決了大尺寸全級配混凝土軸拉測試的技術(shù)難題，實現(xiàn)了高精度、高安全性的軸拉性能評估，為大壩等水利工程的混凝土服役壽命預(yù)測提供了科學(xué)依據(jù)，具有顯著的工程實用價值。

技術(shù)研發(fā)人員：胡少偉,許耀群,葉宇霄,文成成,李景浩,李超眾
受保護的技術(shù)使用者：鄭州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8