專利名稱：鋼-混凝土界面剪力連接件抗剪承載力測試的試件及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量鋼和混凝土界面之間剪力連接件抗剪承載力的測試試件及其方法。
背景技術(shù)：
目前一般采用推出試驗來測試鋼和混凝土之間的剪力傳遞，采用推出試驗研究剪力連接件的抗剪強度時，如能保證推出試件中所有剪力連接件的受力相等且同步加載，試驗結(jié)果能夠準(zhǔn)確的反映出每個剪力連接件的受力性能。但是由于試驗加載和試件本身受多種隨機(jī)因素的影響，如試件的制作偏差、剪力連接件周圍混凝土的密實程度，剪力連接件焊接位置的偏差、焊接質(zhì)量的差異以及加載偏心等，使得很難保證每一個剪力連接件所承受的荷載完全相等。同時壓力試驗機(jī)的要求和巨大的推出試件的尺寸使得推出試驗往往受到 試驗設(shè)備、試驗場地和經(jīng)費的限制，并且采用普通的推出試件也難以測量鋼板與混凝土之 間的粘結(jié)力。推出試件用于測試剪力連接件銹蝕對剪力承載力的影響時，由于混凝土材性，電流密度等情況，很難保證每個剪力連接件的銹蝕程度相同，不同銹蝕程度導(dǎo)致受力不均勻，使得銹蝕程度大的剪力連接件承受較大荷載和較快破壞，影響了極限承載力，這樣很難準(zhǔn)確的判斷銹蝕剪力連接件的真實承載力。并且推出試件的整體質(zhì)量太大，使得滿足量程的稱重儀器其精度較粗糙，難以采用稱重法進(jìn)行銹蝕質(zhì)量損失測定。因此難以精確地測量銹蝕對于鋼和混凝土之間的剪力傳遞的影響。目前尚沒有專門的鋼-混凝土界面剪力傳遞試驗裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于測量鋼和混凝土界面之間剪力連接件抗剪承載力的測試試件及其方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明用于進(jìn)行鋼-混凝土界面剪力連接件抗剪承載力測試的試件包括鋼板、混泥土塊、箍筋和剪力連接件，其中，所述剪力連接件為一個，混泥土塊呈長方體狀且其橫截面為正方形，箍筋是由鋼筋圍成的橫截面為正方形的長方體；箍筋燒注在混凝土塊內(nèi)，箍筋的幾何中心與混凝土塊的幾何中心重合，且箍筋的橫截面的其中兩個對邊與混泥土塊的橫截面的其中兩個對邊平行；混泥土塊澆注在鋼板上，所述剪力連接件的桿端焊接在鋼板上，所述剪力連接件垂直于鋼板且位于鋼板和混凝土塊的界面的中心。使用本發(fā)明的試件進(jìn)行鋼-混凝土界面剪力連接件抗剪承載力測試的方法如下 其中，用于進(jìn)行鋼-混凝土界面剪力連接件抗剪承載力測試的試驗裝置包括底座、上
反力板、第一壓力傳感器、摩擦副、千斤頂、第二壓力傳感器和側(cè)反力板，所述底座的工作面上設(shè)有用于固定被試驗對象的凹槽，所述凹槽與摩擦副相對，所述上反力板與底座固定聯(lián)接且上反力板位于底座的工作面的上方，所述第一壓力傳感器和摩擦副置于所述上反力板和底座的工作面之間，所述第一壓力傳感器位于上反力板和摩擦副之間且所述第一壓力傳感器分別與上反力板和摩擦副緊密接觸；所述側(cè)反力板與底座固定聯(lián)接，第二壓力傳感器的底座與所述側(cè)反力板的工作面固定聯(lián)接，第二壓力傳感器的另一端與千斤頂緊密接觸；所述上反力板還包括有高度調(diào)節(jié)螺栓，所述高度調(diào)節(jié)螺栓貫穿上反力板且高度調(diào)節(jié)螺栓與上反力板螺紋配合，所述高度調(diào)節(jié)螺栓與所述第一壓力傳感器緊密接觸；
所述進(jìn)行鋼-混凝土界面剪力連接件抗剪承載力測試的方法包括如下步驟
步驟a.將所述試件固定于所述試驗裝置的凹槽內(nèi)，并使試件的鋼板的底面與凹槽緊密接觸，試件的混凝土塊的頂面與摩擦副緊密接觸；
步驟b.在試件的混凝土塊的側(cè)面上固定一個墊板，并使墊板的作用面與混凝土塊的側(cè)面緊密接觸；
步驟c.調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié)螺栓，使得第一壓力傳感器與高度調(diào)節(jié)螺栓緊密接觸而產(chǎn)生預(yù)壓荷載，記錄所述預(yù)壓荷載； 步驟d.千斤頂向混凝土塊逐級遞增施加側(cè)向荷載，直至被試件發(fā)生破壞，在該過程中記錄第二壓力傳感器所顯示的各級側(cè)向荷載，同時記錄第一壓力傳感器所顯示的試件12與摩擦副7之間的對應(yīng)壓力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
(O由于本發(fā)明試件內(nèi)只設(shè)置一個剪力連接件，并且，剪力連接件垂直于鋼板且位于鋼板和混凝土塊的界面的中心，使鋼-混凝土界面之間剪力傳遞的路徑單一，不受剪力連接件焊接位置的偏差、多個剪力連接件焊接質(zhì)量差異、多個剪力連接件周圍混凝土質(zhì)量差異等因素的影響，避免了傳統(tǒng)推出試驗中荷載在各個剪力連接件中分配不均勻的情況，因此能夠準(zhǔn)確地測量單個剪力連接件的承載力。此外，由于試件置于上反力板和底座之間，只能側(cè)向移動，與現(xiàn)有技術(shù)比較，不會發(fā)生混凝土從鋼板上翹開的現(xiàn)象，因此可用于測量沒有剪力連接件時的鋼板與混凝土之間的粘結(jié)力。本發(fā)明試件適用于測量剪力連接件承載力、鋼-混凝土界面粘結(jié)力，具有很好的經(jīng)濟(jì)性和適用性。(2)進(jìn)一步，本發(fā)明通過第一和第二壓力傳感器，可同時測量作用于試件的側(cè)面加載向和頂面方向的壓力，從而能校正加載偏心的影響，獲得精確的鋼-混凝土界面?zhèn)认蚣袅χ?；此外，本發(fā)明的試驗裝置體積小，容易制作，不受試驗場地設(shè)備的限制；采用的試件尺寸小，制作簡單且質(zhì)量易于控制，試件內(nèi)部只設(shè)有零個或一個剪力連接件。


圖I是本發(fā)明試件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明方法所用的試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明用于進(jìn)行鋼-混凝土界面剪力連接件抗剪承載力測試的試件包括鋼板15、混泥土塊17、箍筋18和剪力連接件16。其中，剪力連接件16為一個。混泥土塊17呈長方體狀且其橫截面為正方形。箍筋18是由鋼筋19綁扎而成、并由鋼筋19圍成的一個橫截面為正方形的長方體框架。箍筋18澆注在混凝土塊17內(nèi)，箍筋18的幾何中心與混凝土塊17的幾何中心重合，且箍筋18的橫截面的其中兩個對邊與混泥土塊17的橫截面的其中兩個對邊平行?；炷嗤翂K17澆注在鋼板15上，剪力連接件16的桿端焊接在鋼板15上，剪力連接件16垂直于鋼板15且位于鋼板15和混凝土塊17的界面的中心。如圖2所示，利用本發(fā)明試件進(jìn)行鋼-混凝土界面剪力連接件抗剪承載力測試的試驗裝置包括底座I、上反力板2、第一壓力傳感器5、摩擦副7、千斤頂3、第二壓力傳感器4和側(cè)反力板6。其中，底座I的工作面上設(shè)有用于固定被試驗對象的凹槽10 ;凹槽10與摩擦副7相對，以便試件12被置于凹槽10并被施加向下作用力時，該試件12的的混凝土頂面可與摩擦副7緊密接觸。上反力板2與底座I固定聯(lián)接，并且上反力板2位于底座I的工作面8的上方，第一壓力傳感器5和摩擦副7置于上反力板2和底座I的工作面8之間，第一壓力傳感器5位于上反力板和摩擦副7之間且第一壓力傳感器5分別與上反力板和摩擦副7緊密接觸。側(cè)反力板6與底座I固定聯(lián)接，第二壓力傳感器4的底座與側(cè)反力板6的工作面固定聯(lián)接，第二壓力傳感器4的另一端與千斤頂3緊密接觸。千斤頂3用于實現(xiàn) 對試件12的橫向加載，千斤頂3可由其他具有相同或類似功能的加載裝置替代。底座I的主體可選用H型鋼梁、I型鋼梁、焊接性鋼梁等，在其中部及頭部設(shè)置加勁肋，在尾部設(shè)置加勁肋及反力板。上反力板可為一塊鋼蓋板，該鋼蓋板通過四根螺桿固定安裝在底座I上，四根螺桿的中間部分比兩端略粗，且兩端帶有外螺紋，鋼蓋板和螺桿通過螺栓與底座I連接，并且鋼蓋板的高度可調(diào)。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在上反力板2上還可設(shè)有高度調(diào)節(jié)螺栓10，高度調(diào)節(jié)螺栓9貫穿上反力板2。高度調(diào)節(jié)螺栓9與上反力板2螺紋配合，且高度調(diào)節(jié)螺栓9與第一壓力傳感器5緊密接觸，使得試件12在側(cè)向荷載下不發(fā)生高度方向的位移。本發(fā)明所使用的試驗裝置如果未使用高度調(diào)節(jié)螺栓9，則應(yīng)使上反力板2直接與第一壓力傳感器5緊密接觸，以使試件12在側(cè)向荷載下不發(fā)生高度方向的位移。下面結(jié)合圖I、圖2和圖3詳細(xì)說明實施本發(fā)明的一種具體試驗方法
步驟a.將試件12固定于試驗裝置的凹槽10內(nèi)，并使試件12的鋼板的底面與凹槽10緊密接觸，試件12的混凝土塊的頂面13與摩擦副7緊密接觸；
步驟b.在試件12的混凝土塊的側(cè)面14固定一個墊板11，并使墊板11的作用面與混凝土塊的側(cè)面14緊密接觸；
步驟c.調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié)螺栓9，使得第一壓力傳感器5與高度調(diào)節(jié)螺栓9緊密接觸而產(chǎn)生預(yù)壓荷載，記錄所述預(yù)壓荷載；
步驟d.千斤頂3向混凝土塊逐級遞增施加側(cè)向荷載，直至試件12發(fā)生破壞。在該過程中記錄第二壓力傳感器4所顯示的各級側(cè)向荷載；側(cè)向荷載施加后在試件12與摩擦副7之間會產(chǎn)生壓力，記錄逐級側(cè)向荷載作用下，第一壓力傳感器5所顯示的試件12與摩擦副7之間的對應(yīng)壓力；壓力使得在摩擦副7中產(chǎn)生摩擦力，第二壓力傳感器4測得的各級側(cè)向荷載減去摩擦力就是作用在試件12的剪力連接件16上的剪力。
權(quán)利要求
1.一種用于進(jìn)行鋼-混凝土界面剪力連接件抗剪承載力測試的試件，包括鋼板、混泥土塊、箍筋和剪力連接件，其特征是所述剪力連接件為一個，混泥土塊呈長方體狀且其橫截面為正方形，箍筋是由鋼筋圍成的橫截面為正方形的長方體；箍筋澆注在混凝土塊內(nèi)，箍筋的幾何中心與混凝土塊的幾何中心重合，且箍筋的橫截面的其中兩個對邊與混泥土塊的橫截面的其中兩個對邊平行；混泥土塊澆注在鋼板上，所述剪力連接件的桿端焊接在鋼板上，所述剪力連接件垂直于鋼板且位于鋼板和混凝土塊的界面的中心。
2.一種使用權(quán)利要求的試件進(jìn)行鋼-混凝土界面剪力連接件抗剪承載力測試的方法，其特征是 用于進(jìn)行鋼-混凝土界面剪力連接件抗剪承載力測試的試驗裝置包括底座I、上反力板2、第一壓力傳感器5、摩擦副7、千斤頂3、第二壓力傳感器(4)和側(cè)反力板(6)，所述底座(I)的工作面上設(shè)有用于固定被試驗對象的凹槽(10)，所述凹槽(10)與摩擦副(7)相對，所述上反力板(2)與底座(I)固定聯(lián)接且上反力板位于底座(I)的工作面(8)的上方，所述第一壓力傳感器(5)和摩擦副(7)置于所述上反力板(2)和底座(I)的工作面(8)之間，所述第一壓力傳感器(5)位于上反力板和摩擦副(7)之間且所述第一壓力傳感器(5)分別與上反力板(2)和摩擦副(7)緊密接觸；所述側(cè)反力板(6)與底座(I)固定聯(lián)接，第二壓力傳感器(4)的底座與所述側(cè)反力板(6)的工作面固定聯(lián)接，第二壓力傳感器(4)的另一端與千斤頂(3)緊密接觸；所述上反力板還包括有高度調(diào)節(jié)螺栓(9)，所述高度調(diào)節(jié)螺栓(9)貫穿上反力板(2)且高度調(diào)節(jié)螺栓(9)與上反力板(2)螺紋配合，所述高度調(diào)節(jié)螺栓(9)與所述第一壓力傳感器(5)緊密接觸； 所述進(jìn)行鋼-混凝土界面剪力連接件抗剪承載力測試的方法包括如下步驟 步驟a.將所述試件(12)固定于所述試驗裝置的凹槽(10)內(nèi)，并使試件(12)的鋼板的底面與凹槽(10)緊密接觸，試件(12)的混凝土塊的頂面(13)與摩擦副(7)緊密接觸；步驟b.在試件(12 )的混凝土塊的側(cè)面(14 )上固定一個墊板(11)，并使墊板(11)的作用面與混凝土塊的側(cè)面(14)緊密接觸； 步驟c.調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié)螺栓(9)，使得第一壓力傳感器(5)與高度調(diào)節(jié)螺栓(9)緊密接觸而產(chǎn)生預(yù)壓荷載，記錄所述預(yù)壓荷載； 步驟d.千斤頂(3)向混凝土塊逐級遞增施加側(cè)向荷載，直至被試件(12)發(fā)生破壞，在該過程中記錄第二壓力傳感器(4)所顯示的各級側(cè)向荷載，同時記錄第一壓力傳感器(5)所顯示的試件12與摩擦副7之間的對應(yīng)壓力。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鋼-混凝土界面剪力連接件抗剪承載力測試的試件及方法。它包括鋼板、混泥土塊、箍筋和剪力連接件，其特征是所述剪力連接件為一個，混泥土塊呈長方體狀且其橫截面為正方形，箍筋是由鋼筋圍成的橫截面為正方形的長方體；箍筋澆注在混凝土塊內(nèi)，箍筋的幾何中心與混凝土塊的幾何中心重合，且箍筋的橫截面的其中兩個對邊與混泥土塊的橫截面的其中兩個對邊平行；混泥土塊澆注在鋼板上，所述剪力連接件的桿端焊接在鋼板上，所述剪力連接件垂直于鋼板且位于鋼板和混凝土塊的界面的中心。本發(fā)明能校正加載偏心的影響，獲得精確的組合結(jié)構(gòu)剪力連接件抗剪承載力；并可測量鋼-混凝土界面的粘結(jié)力。
文檔編號G01N3/24GK102879282SQ201210416210
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者蔣遨宇, 陳駒, 金偉良 申請人:浙江大學(xué)