钢筋混凝土构件试验模型及其试验方法

摘要

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土构件试验模型及其试验方法。所述钢筋混凝土构件试验模型包括底座、第一试件和第二试件，底座具有第一预埋套筒和第一预留外露钢筋中的一者；第一试件具有第一预埋套筒和第一预留外露钢筋中的另一者，第一试件具有第二预埋套筒和第二预留外露钢筋中的一者，第二试件具有第二预埋套筒和第二预留外露钢筋中的另一者，其中第一预留外露钢筋能够配合在第一预埋套筒内，第二预留外露钢筋能够配合在第二预埋套筒内。根据本发明实施例的钢筋混凝土构件试验模型，能够实现足尺模型或大比例尺模型的耐久性试验和力学性能试验。

权利要求

1.一种钢筋混凝土构件试验模型，其特征在于，所述钢筋混凝土构件试验模型为足尺模型或大比例尺模型，所述钢筋混凝土构件试验模型包括：底座，所述底座具有第一预埋套筒和第一预留外露钢筋中的一者；以及第一试件和第二试件，所述第一试件具有所述第一预埋套筒和所述第一预留外露钢筋中的另一者，所述第一试件具有第二预埋套筒和第二预留外露钢筋中的一者，所述第二试件具有所述第二预埋套筒和所述第二预留外露钢筋中的另一者，其中所述第一预留外露钢筋能够配合在所述第一预埋套筒内，所述第二预留外露钢筋能够配合在所述第二预埋套筒内；

当需要对所述钢筋混凝土构件试验模型中的所述第一试件和/或所述第二试件进行耐久性试验时，将所述第一试件和所述第二试件处于分离状态；

当需要获得整体式的所述钢筋混凝土构件试验模型及对整体式的所述钢筋混凝土构件试验模型进行力学性能试验时，将所述底座、所述第一试件和所述第二试件组装在一起。

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土构件试验模型，其特征在于，所述第一预埋套筒为全套筒灌浆接头或半套筒灌浆接头，所述第二预埋套筒为全套筒灌浆接头或半套筒灌浆接头。

3.根据权利要求1或2所述的钢筋混凝土构件试验模型，其特征在于，所述第一试件为柱端试件或梁端试件。

4.根据权利要求1或2所述的钢筋混凝土构件试验模型，其特征在于，所述底座上设有底座固定孔。

5.一种利用根据权利要求1‑4中任一项所述的钢筋混凝土构件试验模型进行耐久性试验和力学性能试验的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：对第一试件和第二试件中的至少一者进行耐久性试验，所述第一试件和所述第二试件处于分离状态；

将底座、所述第一试件和所述第二试件组装在一起，以便获得整体式的所述钢筋混凝土构件试验模型；和

对整体式的所述钢筋混凝土构件试验模型进行力学性能试验。

6.根据权利要求5所述的钢筋混凝土构件试验模型进行耐久性试验和力学性能试验的试验方法，其特征在于，分别对所述第一试件和所述第二试件进行所述耐久性试验。

7.根据权利要求5或6所述的钢筋混凝土构件试验模型进行耐久性试验和力学性能试验的试验方法，其特征在于，调整所述耐久性试验的试验周期和试验时长中的至少一者，以便获得不同耐久性损伤程度的所述第一试件和/或所述第二试件，进而获得不同耐久性损伤程度的整体式的所述钢筋混凝土构件试验模型。

8.根据权利要求5或6所述的钢筋混凝土构件试验模型进行耐久性试验和力学性能试验的试验方法，其特征在于，通过碳化试验箱、冻融试验箱和干湿循环试验机中的至少一者对所述第一试件和/或所述第二试件进行所述耐久性试验。

9.根据权利要求5或6所述的钢筋混凝土构件试验模型进行耐久性试验和力学性能试验的试验方法，其特征在于，所述力学性能试验包括静力试验、拟静力试验、拟动力试验和振动台试验中的至少一者。

说明书

钢筋混凝土构件试验模型及其试验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土构件试验模型及其试验方法。

背景技术

[0002] 在外部环境长期作用下，钢筋混凝土结构会发生耐久性损伤，即材料发生劣化，这种损伤会对钢筋混凝土结构的力学性能造成影响，进而直接影响钢筋混凝土结构的安全
性，因此，对经历耐久性损伤后的钢筋混凝土结构进行力学性能的试验研究是必要的。

[0003] 为保证钢筋混凝土结构力学性能试验结果的可靠性，用于进行力学性能试验的钢筋混凝土构件试验模型所采用的材料与原模型应一致，即钢筋混凝土构件试验模型应当采
用足尺模型或大比例尺模型，此处所述的足尺模型是指钢筋混凝土构件试验模型与原模型
尺寸一致，此处所说的大比例尺模型是指钢筋混凝土构件试验模型与原模型的比值较大。
而目前的耐久性试验设备容积普遍较小，难以对足尺模型或大比例尺模型的钢筋混凝土构
件试验模型进行耐久性试验，导致国内外主要在材料层面对钢筋混凝土结构的耐久性进行
研究，而无法在构件层面上研究耐久性损伤对钢筋混凝土结构受力机理、破坏模式等力学
性能的影响规律。因此，需要开发新的方法来测试经历耐久性损伤后的钢筋混凝土结构的
力学性能。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

[0005] 为此，本发明一方面提出一种钢筋混凝土构件试验模型，以实现对钢筋混凝土构件试验模型的耐久性损伤试验和力学性能试验。

[0006] 本发明另一方面提供了一种试验方法，以实现对钢筋混凝土构件试验模型的耐久性损伤试验和力学性能试验。

[0007] 根据本发明实施例的钢筋混凝土构件试验模型包括：

[0008] 底座，所述底座具有第一预埋套筒和第一预留外露钢筋中的一者；以及

[0009] 第一试件和第二试件，所述第一试件具有所述第一预埋套筒和所述第一预留外露钢筋中的另一者，所述第一试件具有第二预埋套筒和第二预留外露钢筋中的一者，所述第
二试件具有所述第二预埋套筒和所述第二预留外露钢筋中的另一者，其中所述第一预留外
露钢筋能够配合在所述第一预埋套筒内，所述第二预留外露钢筋能够配合在所述第二预埋
套筒内。

[0010] 根据本发明实施例的钢筋混凝土构件试验模型，能够实现足尺模型或大比例尺模型的耐久性试验和力学性能试验。

[0011] 在一些实施例中，所述第一预埋套筒为全套筒灌浆接头或半套筒灌浆接头，所述第二预埋套筒为全套筒灌浆接头或半套筒灌浆接头。

[0012] 在一些实施例中，所述第一试件为柱端试件或梁端试件。

[0013] 在一些实施例中，所述底座上设有底座固定孔。

[0014] 根据本发明实施例的试验方法包括以下步骤：

[0015] 对第一试件和第二试件中的至少一者进行耐久性试验，所述第一试件和所述第二试件处于分离状态；

[0016] 将底座、所述第一试件和所述第二试件组装在一起，以便获得整体式的所述钢筋混凝土构件试验模型；

[0017] 对整体式的所述钢筋混凝土构件试验模型进行力学性能试验。

[0018] 根据本发明实施例的试验方法，能够实现足尺模型或大比例尺模型的耐久性试验和力学性能试验。

[0019] 在一些实施例中，分别对所述第一试件和所述第二试件进行所述耐久性试验。

[0020] 在一些实施例中，调整所述耐久性试验的试验周期和试验时长中的至少一者，以便获得不同耐久性损伤程度的所述第一试件和/或所述第二试件，进而获得不同耐久性损
伤程度的整体式的所述钢筋混凝土构件试验模型。

[0021] 在一些实施例中，通过碳化试验箱、冻融试验箱和干湿循环试验机中的至少一者对所述第一试件和/或所述第二试件进行所述耐久性试验。

[0022] 在一些实施例中，所述力学性能试验包括静力试验、拟静力试验、拟动力试验和振动台试验中的至少一者。

附图说明

[0023] 图1是根据本发明实施例的钢筋混凝土构件试验模型的底座的结构示意图。

[0024] 图2是根据本发明实施例的钢筋混凝土构件试验模型的第一试件的结构示意图。

[0025] 图3是根据本发明实施例的钢筋混凝土构件试验模型的第二试件的结构示意图。

[0026] 图4是根据本发明实施例的钢筋混凝土构件试验模型的耐久性试验示意图。

[0027] 图5是根据本发明实施例的整体式的钢筋混凝土构件试验模型的示意图。

[0028] 图6是根据本发明实施例的钢筋混凝土构件试验模型的耐久性试验和力学性能试验的试验方法的流程图。

[0029] 图7是根据本发明实施例的钢筋混凝土构件试验模型的拟静力学试验的状态图。

[0030] 附图标记：钢筋混凝土构件试验模型100；底座1；第一预埋套筒11；第一试件2；第一预留外露钢筋21；第二预留外露钢筋22；第二试件3；第二预埋套筒31；耐久性试验设备4；
竖向作动器5；水平向作动器6；底座锚栓7；千斤顶8；地面9。

具体实施方式

[0031] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0032] 如图1、图2、图3和图5所示，根据本发明实施例的钢筋混凝土构件试验模型100为足尺模型或大比例尺模型，足尺模型是指：钢筋混凝土构件试验模型100与原模型的尺寸一
致，大比例尺模型是指：钢筋混凝土构件试验模型100与原模型的比值大于等于0.5且小于
1。

[0033] 如图1、图2、图3和图5所示，钢筋混凝土构件试验模型100包括：底座1、第一试件2和第二试件3。底座1具有第一预埋套筒11和第一预留外露钢筋21中的一者，第一试件2具有
第一预埋套筒11和第一预留外露钢筋21中的另一者。第一试件2具有第二预埋套筒31和第
二预留外露钢筋22中的一者，第二试件3具有第二预埋套筒31和第二预留外露钢筋22中的
另一者。其中，第一预留外露钢筋21能够配合在第一预埋套筒11内，第二预留外露钢筋22能
够配合在第二预埋套筒31内。

[0034] 第一预留外露钢筋21能够配合在第一预埋套筒11内是指：在对第一试件2和底座1进行组装的时候，第一预留外露钢筋21装配到第一预埋套筒11内，在第一试件2和底座1没
有组装在一起的时候，第一预留外露钢筋21可以装配到第一预埋套筒11内，也可以不装配
到第一预埋套筒11内。

[0035] 第二预留外露钢筋22能够配合在第二预埋套筒31内是指：在对第一试件2和第二试件3进行组装的时候，第二预留外露钢筋22装配到第二预埋套筒31内，在第一试件2和第
二试件3没有组装在一起的时候，第二预留外露钢筋22可以装配到第二预埋套筒31内，也可
以不装配到第二预埋套筒31内。

[0036] 当需要对钢筋混凝土构件试验模型100进行耐久性试验和力学性能试验时，如图4所示，将第一试件2和第二试件3处于分离状态，保证需要进行耐久性试验的试件能够放入
耐久性试验设备4中进行耐久性试验。

[0037] 由于第一试件2和第二试件3能够分离，因此，只需要较小尺寸的耐久性试验设备4就能够对第一试件2和第二试件3进行耐久性试验，即可以对足尺模型和大比例尺模型的钢
筋混凝土构件试验模型100进行耐久性试验，从而减小耐久性试验设备4的制造成本和制造
难度。

[0038] 具体而言，第一试件2的长度(高度)、宽度和厚度中的至少一者小于钢筋混凝土构件试验模型100的长度(高度)、宽度和厚度中的相应的至少一者，第二试件3的长度(高度)、
宽度和厚度中的至少一者小于钢筋混凝土构件试验模型100的长度(高度)、宽度和厚度中
的相应的至少一者。例如，第一试件2的长度和第二试件3的长度均小于钢筋混凝土构件试
验模型100的长度。由此只需要较小长度的耐久性试验设备4就能够对第一试件2和第二试
件3进行耐久性试验。

[0039] 而且，由于第一试件2和第二试件3是能够分离的，因此能分别对第一试件2和第二试件3分别进行耐久性试验，从而进一步减小耐久性试验设备4的尺寸，以便进一步减小耐
久性试验设备4的制造成本和制造难度。此外，还可以根据已有的耐久性试验设备的容积大
小，对钢筋混凝土构件试验模型100进行分割，使得第一试件2和第二试件3能够放入已有的
耐久性试验设备，利用已有的耐久性试验设备进行耐久性试验。

[0040] 因此，本发明实施例的钢筋混凝土构件试验模型100具有便于进行耐久性试验，对耐久性试验设备4要求低等优点，通过利用本发明实施例的钢筋混凝土构件试验模型100，
从而能够降低耐久性试验设备4的制造成本和制造难度。

[0041] 如图1、图2、图3和图5所示，钢筋混凝土构件试验模型100包括底座1、第一试件2和第二试件3。也就是说，对钢筋混凝土构件试验模型100进行分割，以便使钢筋混凝土构件试
验模型100包括底座1、第一试件2和第二试件3。在对钢筋混凝土构件试验模型100进行分割
时，可以对第一试件2和第二试件3的进行分割设计，以避免在与原模型对应的关键受力部
位进行分割，例如第二预留外露钢筋22和第二预埋套筒31位置应处于非关键受力位置处。
并且，分割出的试件个数应当尽量少，以便于后续进行底座1以及各试件的组装工作。

[0042] 如图7所示，上述底座1上设有底座固定孔，在对钢筋混凝土构件试验模型100进行力学性能试验时，将底座锚栓7插装在底座固定孔内并与实验室的地面9固定，以便将底座1
固定在地面9上。底座1虽然属于钢筋混凝土构件试验模型100的一部分，但是其主要起到固
定整体式试件的作用，而不用于模拟钢筋混凝土构件的一部分，因此，在对钢筋混凝土构件
试验模型100进行耐久性试验时，一般不需要对底座1进行耐久性试验。

[0043] 此外，在对钢筋混凝土构件试验模型100进行耐久性试验时，可以根据试验构件的不同，选择对第一试件2和第二试件3均进行耐久性试验，或者，仅对第一试件2和第二试件3
中的一者进行耐久性试验，例如钢筋混凝土构件试验模型100的原模型为立柱、第一试件2
对应的位置为柱端，或者钢筋混凝土构件试验模型100的原模型为横梁、第一试件2对应的
位置为梁端时，则可以仅对第一试件2进行耐久性试验，而不对第二试件3进行耐久性试验。

[0044] 在一些实施例中，第一试件2为柱端试件或梁端试件。第一试件2为柱端试件是指：钢筋混凝土构件试验模型100的原模型为立柱、第一试件2对应的位置为柱端。第一试件2为
梁端试件是指：钢筋混凝土构件试验模型100的原模型为立柱、第一试件2对应的位置为柱
端。由此，方便实现对立柱或横梁的关键受力部位进行力学性能研究。

[0045] 底座1具有第一预埋套筒11和第一预留外露钢筋21中的一者，第一试件2具有第一预埋套筒11和第一预留外露钢筋21中的另一者。第一试件2具有第二预埋套筒31和第二预
留外露钢筋22中的一者，第二试件3具有第二预埋套筒31和第二预留外露钢筋22中的另一
者。其中，第一预留外露钢筋21能够配合在第一预埋套筒11内，第二预留外露钢筋22能够配
合在第二预埋套筒31内。

[0046] 例如，底座1具有第一预埋套筒11，第一试件2具有第一预留外露钢筋21和第二预留外露钢筋22，第三试件3具有第二预埋套筒31。第一试件2的第二预留外露钢筋22能够配
合在第二预埋套筒31内。将第一预留外露钢筋21装配到第一预埋套筒11内、第二预留外露
钢筋22装配到第二预埋套筒31内，从而将底座1、第一试件2和第二试件3组装在一起，获得
经过耐久性试验的、整体式的钢筋混凝土构件试验模型100(如图5所示)。

[0047] 具体地，第一预留外露钢筋21插入在第一预埋套筒11内，之后向第一预埋套筒11内灌浆料，依靠浆料的粘接咬合作用连接第一预留外露钢筋21与第一预埋套筒11，实现底
座1和第一试件2的固定连接；第二预留外露钢筋22插入第二预埋套筒31内，并向第二预埋
套筒31内灌浆料，依靠浆料的粘接咬合作用连接第二预留外露钢筋2与第二预埋套筒31，实
现第一试件2和第二试件3的固定连接，使得底座1与第一试件2、第一试件2和第二试件3之
间的连接可靠。

[0048] 由于底座1、第一试件2和第二试件3是通过钢筋套筒灌浆连接的方式组装在一起的，因此可以对经过耐久性试验的、整体式的钢筋混凝土构件试验模型100进行力学性能试
验。从而获得经历耐久性损伤后的钢筋混凝土结构的力学性能。通过本发明实施例的钢筋
混凝土构件试验模型100，能够实现足尺模型或大比例尺模型的耐久性试验和力学性能试
验。

[0049] 上述第一试件2和第二试件3组装在一起构成整体式试件，该整体式试件可以模拟的钢筋混凝土构件。

[0050] 在一些实施例中，第一预埋套筒11为全套筒灌浆接头或半套筒灌浆接头，第二预埋套筒31为全套筒灌浆接头或半套筒灌浆接头。由此，在具体设计时，可以根据装配需要，
选择将第一预埋套筒11设计为全套筒灌浆接头或半套筒灌浆接头，将第二预埋套筒31设计
为全套筒灌浆接头或半套筒灌浆接头。

[0051] 如图6所示，根据本发明实施例的试验方法，利用上述钢筋混凝土构件试验模型100进行耐久性试验和力学性能试验的试验方法包括以下步骤：

[0052] 对第一试件2和第二试件3中的至少一者进行耐久性试验，第一试件2和第二试件3处于分离状态；

[0053] 将底座1、第一试件2和第二试件3组装在一起，以便获得整体式的钢筋混凝土构件试验模型100；和

[0054] 对整体式的钢筋混凝土构件试验模型100进行力学性能试验。

[0055] 通过本发明实施例的试验方法，能够实现足尺模型或大比例尺模型的耐久性试验和力学性能试验。

[0056] 如图6所示，本领域技术人员可以理解的是，在得到第一试件2和第二试件3之前，可以先对钢筋混凝土试验构件模型100进行装配式设计，以避免在与原模型对应的关键受
力部位进行分割，例如第二预留外露钢筋22和第二预埋套筒31位置应处于非关键受力位置
处。然后，制作装配式试件，即根据设计制作底座1、第一试件2和第二试件3，并按照标准对
底座1、第一试件2和第二试件3进行养护。得到底座1、第一试件2和第二试件3后，可以通过
耐久性试验设备4对装配式试件进行耐久性试验，即对第一试件2和第二试件3中的至少一
者进行耐久性试验。之后，以钢筋套筒灌浆连接方式对试件进行装配，即对底座1、第一试件
2和第二试件3进行装配连接得到经历耐久性损伤后的钢筋混凝土试验构件模型100。最后，
可以对经历耐久性损伤后的钢筋混凝土试验构件模型100进行力学性能试验，以便在构件
层面得出耐久性损伤对钢筋混凝土结构的受力机理、破坏模式、承载力、刚度等影响规律，
获取钢筋混凝土结构关键的耐久性设计参数。

[0057] 在一些实施例中，如图4所示，第一试件2和第二试件3可以一起放入耐久性试验设备4中，即可以同时对第一试件2和第二试件3进行耐久性试验。

[0058] 在一些实施例中，调整耐久性试验的试验周期和试验时长中的至少一者，以便获得不同耐久性损伤程度的第一试件2和/或第二试件3，进而获得不同耐久性损伤程度的整
体式的钢筋混凝土构件试验模型100。这样，可以实现对不同耐久性损伤程度的整体式的钢
筋混凝土构件试验模型100进行力学性能试验。

[0059] 在一些实施例中，通过碳化试验箱、冻融试验箱和干湿循环试验机中的至少一者对第一试件2和/或第二试件3进行耐久性试验。

[0060] 在一些实施例中，力学性能试验包括静力试验、拟静力试验、拟动力试验和振动台试验中的至少一者。

[0061] 如图7所示，以对整体式的钢筋混凝土构件试验模型100进行拟静力试验为例，底座锚栓7插装在底座固定孔中，且底座锚栓7与实验室的地面9固定连接，而将整体式的钢筋
混凝土构件试验模型100固定在实验室的地面9上。底座1的长度方向的两端通过千斤顶8顶
紧，通过水平向作动器对第二试件3加载，通过竖向作动器5对第二试件3加载。在加载过程
中采集力、位移、应变等试验数据，通过整理分析可在构件层面得出耐久性损伤对钢筋混凝
土结构受力机理、破坏模式、承载力、刚度等影响规律，进而获取钢筋混凝土结构关键的耐
久性设计参数。

[0062] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0063] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0064] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的
普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0065] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0066] 在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少
一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实
施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示
例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书
中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0067] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。