專利名稱：一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗(yàn)加載裝置及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗(yàn)加載裝置，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及結(jié)構(gòu)工程試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼-混凝土混合連接在工程實(shí)踐中具有廣泛的應(yīng)用，譬如圖Ia所示的高層建筑中混凝土核心筒剪力墻與鋼梁之間的連接、圖Ib所示的建筑和橋梁領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的組合梁中混凝土翼板和鋼梁之間的連接等。鋼-混凝土混合連接的抗拔性能是設(shè)計(jì)中需要十分關(guān)心的一個(gè)問題，合理可靠的抗拔連接構(gòu)造可以確保鋼和混凝土協(xié)同工作，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。譬如高層建筑通常采用框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)體系，外框與核心筒通過混合連接技術(shù) 保證兩者能共同抵抗地震作用，實(shí)際地震震害和大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)表明，地震作用下外框與核心筒之間的混合連接可能會(huì)承受較大的拉拔力，而不合理的混合連接設(shè)計(jì)導(dǎo)致的連接拉拔破壞會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)體系的整體抗震性能產(chǎn)生十分不利的影響；再如鋼-混凝土組合梁是通過連接件將混凝土和鋼梁連接在一起，連接件除了抵抗界面剪力外，另一個(gè)重要作用就是抗拔，即抵抗混凝土板因整體縱向彎曲以及局部橫向彎曲導(dǎo)致的豎向分離和掀起。對(duì)鋼-混凝土混合連接開展抗拔試驗(yàn)是研究混合連接拉拔受力機(jī)理、驗(yàn)證抗拔構(gòu)造合理性的重要手段，可為實(shí)際工程中混合連接合理而可靠的抗拔設(shè)計(jì)提供重要的科學(xué)依據(jù)。然而，傳統(tǒng)的混合連接抗拔試驗(yàn)加載裝置和試驗(yàn)方法存在以下不足(I)為了抵抗拉拔力，往往需要設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的地錨構(gòu)造，對(duì)試驗(yàn)場地條件要求高；(2)需采用推拉千斤頂，相比推力千斤頂，成本高，占用空間大，且加載噸位受限；(3)試件可替換性差，每一種參數(shù)的試件均需加工全套裝置，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，成本高，難以實(shí)現(xiàn)大量參數(shù)的試驗(yàn)研究；(4)通用性差，針對(duì)不同的連接構(gòu)造需要單獨(dú)設(shè)計(jì)裝置，因此裝置使用率低，造成浪費(fèi)。鑒于以上原因，目前混合連接的抗拔試驗(yàn)開展難度大，缺乏大量充分可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為工程設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗(yàn)加載裝置及制作方法。本發(fā)明的核心思想是“轉(zhuǎn)拉為壓”，突破了以拉拔試驗(yàn)為主的研究抗拔和錨固性能的傳統(tǒng)理念，即通過受壓加載的模式達(dá)到拉拔加載的效果，從而可有效避免復(fù)雜的地錨構(gòu)造，減小占地，簡化構(gòu)造；采用傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的推力千斤頂達(dá)到拉拔加載的目的，更易實(shí)現(xiàn)大噸位加載；采用裝配式結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)試件的局部快速替換，有利于開展大量參數(shù)的試驗(yàn)研究；該裝置通用性強(qiáng)，可用于各類混合連接構(gòu)造的抗拔試驗(yàn)以及大噸位錨固抗拔試驗(yàn)等，應(yīng)用前景廣闊。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗(yàn)加載裝置，該裝置包括封閉加載框架、混合連接段、支座、推力千斤頂，所述的混合連接段包括鋼梁段、連接構(gòu)造、混凝土塊；所述的封閉加載框架由鋼板焊接而成，其底座上設(shè)有四個(gè)孔與鋼梁段的下端板通過螺栓固接；所述的鋼梁段上下分別焊有端板，上端板與連接構(gòu)造下端固接，下端板設(shè)有四個(gè)孔，與封閉加載框架底座通過螺栓固接；所述的連接構(gòu)造上端埋入混凝土塊中，所述的混凝土塊兩端分別支承于支座上；所述的推力千斤頂沿豎向置于封閉加載框架頂部。本發(fā)明所述的連接構(gòu)造可為T型、栓釘型、PBL型或鋼筋錨固型中任一種構(gòu)造。本發(fā)明所述的鋼梁段可為H型鋼。本發(fā)明的一種抗拔試驗(yàn)加載裝置的制作方法，該制作方法包括以下步驟a.將鋼板焊接成封閉加載框架，在其下端開四個(gè)與鋼梁段下端板相適配的孔；
b.將鋼梁段上下分別焊接端板，將上端板與連接構(gòu)造下端固接，下端板開四個(gè)與封閉加載框架底座相適配的孔；c.在連接構(gòu)造周圍和上端綁扎鋼筋后燒筑混凝土構(gòu)成混凝土塊；d.將下端板通過螺栓固接到封閉加載框架的底座；e.將混凝土塊兩端支承于支座上；f.在封閉加載框架頂部安放推力千斤頂。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果(I)通過受壓加載的模式達(dá)到拉拔加載的效果，實(shí)現(xiàn)“轉(zhuǎn)拉為壓”，從而可有效避免復(fù)雜的地錨構(gòu)造，減小占地，簡化構(gòu)造；(2)采用傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的推力千斤頂達(dá)到拉拔加載的目的，更易實(shí)現(xiàn)大噸位加載；(3)采用裝配式結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)試件的局部快速替換，有利于開展大量參數(shù)的試驗(yàn)研究；(4)該裝置通用性強(qiáng)，可用于各類混合連接構(gòu)造的抗拔試驗(yàn)，應(yīng)用前景廣闊。


圖I為結(jié)構(gòu)工程中常見的典型混合連接實(shí)例。圖2為本發(fā)明的整體示意圖。圖3為本發(fā)明的封閉加載框架構(gòu)造示意圖。圖4為本發(fā)明混合連接段的構(gòu)造和制作過程示意圖。圖5為本發(fā)明混合連接段和封閉加載框架的連接示意圖。圖中1-封閉加載框架；2_開孔；3_鋼梁段；4_連接構(gòu)造；5_鋼筋；6_混凝土塊；7-下端板；8_上端板；9_螺栓；10-支座；11-推力千斤頂。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、加工和使用過程作進(jìn)一步描述。如圖2所示，本發(fā)明的裝置包括封閉加載框架I、混合連接段、支座10和推力千斤頂11。其中混合連接段的構(gòu)造如圖4所示，混合連接段包括鋼梁段3、連接構(gòu)造4、混凝土塊6。封閉加載框架I由鋼板焊接而成，如圖3所示，其底座上設(shè)有四個(gè)孔2，與鋼梁段3的下端板7通過螺栓9固接(圖5)，其剛度和強(qiáng)度需遠(yuǎn)大于連接構(gòu)造4，以確保試驗(yàn)對(duì)象連接構(gòu)造4能在試驗(yàn)過程中發(fā)生破壞，以達(dá)到抗拔性能試驗(yàn)的目的。連接構(gòu)造4為試驗(yàn)測(cè)試的主要對(duì)象，其上端埋入混凝土塊6中，可根據(jù)試驗(yàn)要求變化構(gòu)造形式(可為T型、栓釘型、PBL型、鋼筋錨固型等任何一種構(gòu)造)和幾何參數(shù)，由于實(shí)際工程中混合連接構(gòu)造4千變?nèi)f化，圖4中的連接構(gòu)造4僅作示意，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況任意改變。鋼梁段3可為一 H型鋼，上下分別焊有端板8和7，上端板8與連接構(gòu)造4的下端固接，下端板7設(shè)有四個(gè)孔通過螺栓9與封閉加載框架I底端固接(圖5)。這樣可便于不同混合連接段的替換?；炷翂K6兩端分別支承于支座10上。推力千斤頂11沿豎向安置于封閉加載框架I頂部，可對(duì)封閉加載框架I頂部施加垂直向下的推力，如圖2所示。本發(fā)明裝置的具體制作方法為 首先用鋼板焊接成封閉加載框架1，在其下方開四個(gè)與鋼梁段3下端板7相適配的孔2(圖3);加工混合連接段(如圖4所示)，將一型鋼上下分別焊接端板(7、8)制成鋼梁段，并將上端板8與連接構(gòu)造下端固接(如圖4a所示)，連接構(gòu)造周圍和上端綁扎鋼筋5(如圖4b所示)，澆筑混凝土形成混凝土塊6 ;將下端板7通過螺栓9固接到封閉加載框架I上(圖5);最后將混凝土塊6兩端支承于支座10上，并在封閉加載框架I頂部沿豎向放置推力千斤頂11 (圖2)。采用本發(fā)明裝置進(jìn)行抗拔試驗(yàn)的具體使用方法為采用推力千斤頂11對(duì)封閉加載框架I頂部施加向下的垂直荷載直至混合連接段發(fā)生破壞(圖2)，完成一種參數(shù)的連接構(gòu)造4試驗(yàn)后，可僅替換混合連接段(圖4c，d所示部分)并保留封閉加載框架I、支座10和推力千斤頂11，進(jìn)行下一種參數(shù)的連接構(gòu)造4試驗(yàn)。本發(fā)明提供了一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗(yàn)加載裝置，可用于測(cè)試混合連接的抗拔性能。該裝置通過受壓加載的模式達(dá)到拉拔加載的效果，實(shí)現(xiàn)“轉(zhuǎn)拉為壓”，從而有效避免復(fù)雜的地錨構(gòu)造，減小占地；采用傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的推力千斤頂達(dá)到拉拔加載的目的，更易實(shí)現(xiàn)大噸位加載；采用裝配式結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)試件的局部快速替換，有利于開展大量參數(shù)的試驗(yàn)研究；該裝置克服了已有裝置的不足，構(gòu)造簡單，使用方便，且通用性強(qiáng)，可用于各類混合連接構(gòu)造的抗拔試驗(yàn)，應(yīng)用前景廣闊。
權(quán)利要求
1.一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗(yàn)加載裝置，其特征在于，該裝置包括封閉加載框架、混合連接段、支座、推力千斤頂，所述的混合連接段包括鋼梁段、連接構(gòu)造、混凝土塊；所述的封閉加載框架由鋼板焊接而成，其底座上設(shè)有四個(gè)孔與鋼梁段的下端板通過螺栓固接；所述的鋼梁段上下分別焊有端板，上端板與連接構(gòu)造下端固接，下端板設(shè)有四個(gè)孔，與封閉加載框架底座通過螺栓固接；所述的連接構(gòu)造上端埋入混凝土塊中，所述的混凝土塊兩端分別支承于支座上；所述的推力千斤頂沿豎向置于封閉加載框架頂部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗拔試驗(yàn)加載裝置，其特征在于，所述的連接構(gòu)造為T型、栓釘型、PBL型或鋼筋錨固型中任一種構(gòu)造。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗拔試驗(yàn)加載裝置，其特征在于，所述的鋼梁段為H型鋼。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的抗拔試驗(yàn)加載裝置的制作方法，其特征在于，該制作方法包括以下步驟 a.將鋼板焊接成封閉加載框架，在其下端開四個(gè)與鋼梁段下端板相適配的孔； b.將鋼梁段上下分別焊接端板，將上端板與連接構(gòu)造下端固接，下端板開四個(gè)與封閉加載框架底座相適配的孔； c.在連接構(gòu)造周圍和上端綁扎鋼筋后澆筑混凝土構(gòu)成混凝土塊； d.將下端板通過螺栓固接到封閉加載框架的底座； e.將混凝土塊兩端支承于支座上； f.在封閉加載框架頂部安放推力千斤頂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗(yàn)加載裝置，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括封閉加載框架、混合連接段、支座、推力千斤頂，所述的混合連接段包括鋼梁段、連接構(gòu)造、混凝土塊；所述的封閉加載框架由鋼板焊接而成，其底座上設(shè)有四個(gè)孔與鋼梁段的下端板通過螺栓固接；所述的鋼梁段上下分別焊有端板，上端板與連接構(gòu)造下端固接，下端板設(shè)有四個(gè)孔，與封閉加載框架底座通過螺栓固接；所述的連接構(gòu)造上端埋入混凝土塊中，所述的混凝土塊兩端分別支承于支座上；所述的推力千斤頂沿豎向置于封閉加載框架頂部。該裝置克服了已有裝置的不足，構(gòu)造簡單，使用方便，且通用性強(qiáng)，可用于各類混合連接構(gòu)造的抗拔試驗(yàn)，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號(hào)G01N3/08GK102866057SQ20121038534
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者陶慕軒, 聶建國 申請(qǐng)人:清華大學(xué)