1.一种钢筋混凝土梁弹性模量的测试装置,其特征在于:所述装置包括混凝土梁试件(1)、左工字钢(2),右工字钢(3),下箱型钢(4)、压力加载单元、振动测试单元、位移测试单元,静态信号分析系统(5)以及计算机(6);所述左工字钢(2)和右工字钢(3)的底部与下箱型钢(4)固定连接,左工字钢(2)和右工字钢(3)的中部对应设有通孔(7),所述混凝土梁试件(1)水平穿过通孔(7);所述压力加载单元固定安装在下箱型钢(4)上,所述振动测试单元设于混凝土梁试件(1)的两侧,所述位移测试单元设于混凝土梁试件(1)的中部;所述静态信号分析系统(5)分别与压力加载单元、回弹测试单元以及位移测试单元连接,另一端连接计算机(6);
所述压力加载单元由两个千斤顶(8)和两个力传感器(9)组成,所述千斤顶(8)底端与下箱型钢(4)固定连接,分别设置在左工字钢(2)和右工字钢(3)的外侧;所述力传感器(9)安装在千斤顶(8)的上部,与混凝土梁试件(1)的下表面接触,力传感器(9)通过信号线与静态信号分析系统(5)连接;
所述振动测试单元由力锤(10)、激发器(11)和接收器(12)组成,所述激发器(11)设于水平放置的混凝土梁试件(1)的左端,接收器(12)设于混凝土梁试件(1)的右端,接收器(12)与静态信号分析系统(5)连接;所述力锤(10)与激发器(11)设于同一侧,力锤(10)的上端通过连接杆与左工字钢(2)固定连接,力锤(10)的敲击端面与激发器(11)的端面平行设置;所述力锤(10)敲击激发器(11)时产生振动,所述接收器(12)接收振动产生的频率信息;
所述位移测试单元由磁性表座(13)和位移计(14)组成;所述磁性表座(13)底端固定安装在下箱型钢(4)的中部位置,另一端与位移计(14)连接;所述位移计(14)对应设于混凝土梁试件(1)中部位置,另一端通过信号线与静态信号分析系统(5)的信号接收端连接。
2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土梁弹性模量的测试装置,其特征在于:所述左工字钢(2)和右工字钢(3)通过角钢(15)与下箱型钢(4)固定连接,角钢(15)的连接端面上设有用于固定连接的螺栓孔(16)。
3.根据权利要求2所述的一种钢筋混凝土梁弹性模量的测试装置,其特征在于:所述混凝土梁试件(1)的长度为1200mm,侧面的截面尺寸为150mm×150mm。
4.根据权利要求3所述的一种钢筋混凝土梁弹性模量的测试装置,其特征在于:所述左工字钢和右工字钢中部设置的通孔(7)尺寸为160mm×160mm。
5.根据权利要求4所述的一种钢筋混凝土梁弹性模量的测试装置,其特征在于:所述凝土梁试件(1)穿过左工字钢和右工字钢中部的通孔(7)时,两端悬挑伸出的距离为300mm。
6.根据权利要求5所述的一种钢筋混凝土梁弹性模量的测试装置,其特征在于:所述装置采用两种方法测量钢筋混凝土梁弹性模量;所述两种方法包括纯弯法和振动法。
7.一种权利要求6所述的钢筋混凝土梁弹性模量测试装置的测试方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、构建知识库数据集,所述知识库数据集是基于同一混凝土梁试件,先采用纯弯测试法后采用振动测试法分别得到弹性模量E1和E2,然后根据数值模拟方法对测试得到的E1和E2之间构建函数关系,得到E1=ψ(E2);
步骤二、装配测试装置,将左工字钢(2)、右工字钢(3)通过角钢(15)与下箱型钢(4)螺栓连接,在下箱型钢(4)中部安装磁性表座(13),在下箱型钢(4)两侧端部安装两个千斤顶(8),并在千斤顶(8)上端安装力传感器(9);将力传感器(9)与静态信号分析系统(6)连接;
步骤三、取待检测的混凝土梁试件安装在测试装置的左工字钢和右工字钢的通孔(7)中,控制两端悬挑伸出的距离为300mm;在混凝土梁试件左侧端面安装接收器(11),右侧端面安装接收器(12);然后在混凝土梁试件中部与磁性表座(13)对应的位置安装位移计(14);将接收器(12)与位移计(14)分别与静态信号分析系统(5)连接;
步骤四、对步骤三安装好的混凝土梁试件采用振动法测试得到弹性模量E2,然后根据步骤一得到的函数关系E1=ψ(E2),即可间接得到采用纯弯法测试得到的混凝土梁试件的弹性模量E1。
8.根据权利要求7所述的一种钢筋混凝土梁弹性模量装置的测试方法,其特征在于:所述步骤一中构建知识库数据集的具体步骤包括:(a)浇注10组长度为1200mm,截面尺寸为150mm×150mm,龄期为8h的混凝土梁试件,将其装配在测试装置上待测;
(b)控制力锤(10)敲击混凝土梁试件左侧的接收器(11),位于右侧的接收器(12)得到因振动产生的频率fL,并通过静态信号分析系统传(5)递给计算机(6),根据公式E2=ρ(2fLL)2得到振动法测试的弹性模量E2,式中,ρ表示混凝土梁试件的密度、fL表示频率、L表示混凝土梁试件的长度;
(c)控制千斤顶(8)对步骤(b)中的混凝土梁试件两端进行加载,混凝土梁试件收弯产生的位移通过位移计传给静态信号分析系统(5),记录加载过程中的混凝土梁试件的竖向荷载P和试件挠度ωt,根据公式 得到纯弯法测试的弹性模量E1,式中,P表示竖向荷载、L表示混凝土梁试件的长度、I表示截面惯性矩、ωt表示试件挠度;
(d)每隔1h重复上述(b)、(c)步骤,记录得到多组E2和E1,作为构建函数关系的对应数据集;然后利用数值模拟方法,将上述数据集构建形成函数关系E1=ψ(E2)。
9.根据权利要求7所述的一种钢筋混凝土梁弹性模量装置的测试方法,其特征在于:步骤三中待检测的混凝土梁试件的龄期包括:8h-24h、2d-3d、4d-7d、8d-14d和15d-28d中的任一种。
10.根据权利要求7所述的一种钢筋混凝土梁弹性模量装置的测试方法,其特征在于:
步骤二中,左工字钢(2)和右工字钢(3)之间的安装间距为600mm。