一種組合式剪力鍵受力試驗測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種組合式剪力鍵受力試驗測試方法，它通過制作兩側(cè)剪力鍵槽，再以兩側(cè)剪力鍵槽為邊模板，匹配預(yù)制剪力鍵齒；隨后利用橫向布置的四根預(yù)應(yīng)力鋼筋，將兩側(cè)的剪力鍵槽及剪力鍵齒串成一個整體；再利用千斤頂將剪力鍵齒沿豎向頂起，在剪力鍵齒與剪力鍵槽豎向之間設(shè)置測力裝置，組成試驗?zāi)Ｐ停徊埨A(yù)應(yīng)力鋼筋到目標(biāo)值，并向剪力鍵齒逐級加載豎向壓力，開始試驗即可。本發(fā)明具有精確度高、實時性強(qiáng)、操作簡單、經(jīng)濟(jì)性好、試驗原理直觀明確的技術(shù)特征。
【專利說明】一種組合式剪力鍵受力試驗測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造力學(xué)性能模型試驗，具體地指一種組合式剪力鍵受力試驗測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在橋梁與隧道工程中，大型預(yù)制構(gòu)件連接處常會設(shè)置一種抗剪機(jī)構(gòu)，用于抵抗自身重力及其它外界荷載引起的剪切力。其中有一種抗剪機(jī)構(gòu)由剪力鍵齒、預(yù)應(yīng)力摩擦面共同組成，稱為組合式剪力鍵。在結(jié)構(gòu)承受剪力時，該組合式剪力鍵的摩擦面及剪力鍵齒可共同提供抗剪力。一般情況下，剪力鍵齒與剪力鍵槽之間會放置一種柔性墊層，該墊層用于減小連接構(gòu)造的整體剛度，從而提高連接構(gòu)造的抗震性能，同時又能起到防水密封作用。當(dāng)該組合式剪力鍵剛開始受剪力時，由于柔性墊層無法迅速將剪力傳遞給剪力鍵齒，此時摩擦面首先產(chǎn)生靜摩擦力，并由靜摩擦力提供抗剪作用。隨著所受剪力的不斷增大，摩擦面之間的靜摩擦力逐漸增大。當(dāng)所受剪力超過最大靜摩擦力時，摩擦力由靜摩擦力轉(zhuǎn)換成滑動摩擦力。摩擦面產(chǎn)生滑動后，柔性墊層開始受壓，一部分剪力逐漸被柔性墊層傳遞到剪力鍵齒。當(dāng)柔性墊層被擠壓變薄到一定程度后，剪力鍵齒承受的剪力將急劇增加，同時摩擦面停止滑動，摩擦力由滑動摩擦力變?yōu)殪o摩擦力。此時無法確定摩擦面是否能保持最大靜摩擦力狀態(tài)，且摩擦力已不再能通過摩擦系數(shù)和正壓力大小來計算得到。摩擦面及剪力鍵齒提供的抗剪力在整個抗剪過程中所分擔(dān)的比例大小就不明確。目前尚無精確測得摩擦面最終提供抗剪力的大小及判斷其在抗剪過程中是否能保持不變的有效方法。
[0003]為探明該組合式剪力鍵的抗剪機(jī)理，需通過模型試驗進(jìn)行測試。由于摩擦力存在由靜摩擦力到滑動摩擦力再到靜摩擦力的變化，故摩擦力的實時數(shù)值不能直接測得，而需通過測量剪力鍵齒的受力后間接得到。目前有通過在剪力鍵齒混凝土表面及鋼筋上粘貼應(yīng)變片或植入弦式應(yīng)變計的方法測量剪力鍵齒受力的應(yīng)用，但測試流程復(fù)雜，測量精度不高，且只是在單一的剪力鍵試驗中有所應(yīng)用。目前國內(nèi)尚無直接精確測量剪力鍵齒受力大小的方法，也無對摩擦面與剪力鍵齒組合式抗剪機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗測試的應(yīng)用與研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是要解決上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種組合式剪力鍵受力試驗測試方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種組合式剪力鍵受力試驗測試方法，其特征在于，它包括以下步驟:
[0006]1)、制作兩側(cè)剪力鍵槽，兩側(cè)剪力鍵槽之間匹配設(shè)置剪力鍵齒；
[0007]2)、兩側(cè)的剪力鍵槽被橫向穿過的預(yù)應(yīng)力鋼筋串成一個整體，使剪力鍵槽及剪力鍵齒之間的豎向摩擦面產(chǎn)生摩擦力；
[0008]3)、利用千斤頂將剪力鍵齒頂起；
[0009]4)、在剪力鍵齒與剪力鍵槽豎向之間設(shè)置測力裝置，組成試驗?zāi)Ｐ?；[0010]5)、張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋到目標(biāo)值；
[0011]6)、向剪力鍵齒逐級加載豎向壓力，每加載一級，讀取并記錄試驗壓力值及兩個測力裝置的測試值，則試驗壓力值與兩個測力裝置的測試值之差即為剪力鍵槽與剪力鍵齒豎向摩擦面的總摩擦力，單側(cè)剪力鍵齒的抗剪力即為豎向摩擦面的總摩擦力一半再加上該側(cè)測力裝置的測試值。
[0012]上述方案中:
[0013]所述預(yù)應(yīng)力鋼筋橫向布置，預(yù)應(yīng)力鋼筋的一端設(shè)有穿心式錨索計。
[0014]所述預(yù)應(yīng)力鋼筋分兩層布置，每層均設(shè)有兩根預(yù)應(yīng)力鋼筋，每根預(yù)應(yīng)力鋼筋均穿過剪力鍵槽，剪力鍵齒設(shè)置在兩層預(yù)應(yīng)力鋼筋之間。
[0015]所述測力裝置為弦式軸力計。
[0016]測力裝置的上下兩端設(shè)有厚度可調(diào)的鋼板墊層。
[0017]本發(fā)明具有精確度高、實時性強(qiáng)、操作簡單、經(jīng)濟(jì)性好、試驗原理直觀明確等技術(shù)特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明測試時結(jié)構(gòu)正視圖；
[0019]圖2為本發(fā)明測試時結(jié)構(gòu)俯視圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0021]本實施例所描述的一種組合式剪力鍵受力試驗測試方法，它包括以下步驟:
[0022]1 )、制作兩側(cè)剪力鍵槽2，剪力鍵槽2對稱設(shè)置，兩個剪力鍵槽2留有澆筑剪力鍵齒3的空間；再以兩側(cè)剪力鍵槽2為邊模板，匹配預(yù)制剪力鍵齒3 ；
[0023]2)、待各構(gòu)件達(dá)到試驗強(qiáng)度后，利用四根預(yù)應(yīng)力鋼筋4橫向穿過兩側(cè)的剪力鍵槽2，將兩側(cè)的剪力鍵槽2及剪力鍵齒3串成一個整體，使剪力鍵槽2及剪力鍵齒3之間的豎向摩擦面7產(chǎn)生摩擦力；
[0024]3)、上述裝置豎直平放，利用千斤頂將剪力鍵齒3沿豎向頂起；
[0025]4)、在剪力鍵齒3與剪力鍵槽2豎向之間設(shè)置測力裝置6，組成試驗?zāi)Ｐ停?br> [0026]5)、張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋4到目標(biāo)值(該目標(biāo)值為實際工程組合式剪力鍵結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力設(shè)計值按照模型縮小比例計算得到)，并將試驗?zāi)Ｐ推椒€(wěn)放置在壓力試驗機(jī)1平臺上，開始試驗；
[0027]6)、通過壓力試驗機(jī)1向剪力鍵齒3施加豎向壓力，壓力試驗機(jī)1逐級加載，每加載一級，讀取并記錄壓力試驗機(jī)1的試驗力讀數(shù)及兩個測力裝置6的讀數(shù)，則壓力試驗機(jī)1的試驗力讀數(shù)與兩個測力裝置6的讀數(shù)之差即為剪力鍵槽2與剪力鍵齒3豎向摩擦面7的總摩擦力，單側(cè)剪力鍵齒3的抗剪力即為豎向摩擦面7的總摩擦力一半再加上該側(cè)測力裝置6的測試值。
[0028]本實施例中:
[0029]預(yù)應(yīng)力鋼筋4分兩層橫向布置，每層均設(shè)有兩根預(yù)應(yīng)力鋼筋4，每根預(yù)應(yīng)力鋼筋4均穿過剪力鍵槽2，剪力鍵齒3設(shè)置在兩層預(yù)應(yīng)力鋼筋4之間；而在預(yù)應(yīng)力鋼筋4的一端設(shè)有穿心式錨索計5，通過對預(yù)應(yīng)力鋼筋4的另一端張拉，穿心式錨索計5的讀數(shù)判斷預(yù)應(yīng)力鋼筋4的預(yù)應(yīng)力大小是否已到達(dá)目標(biāo)值；由于上下四根預(yù)應(yīng)力鋼筋4的張拉會對其它預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力值產(chǎn)生影響，故需上下反復(fù)張拉，直至每根預(yù)應(yīng)力鋼筋4均達(dá)到目標(biāo)值。預(yù)應(yīng)力鋼筋4達(dá)到目標(biāo)值后，剪力鍵槽2和剪力鍵齒3會產(chǎn)生豎向摩擦力。
[0030]本實施例中的測力裝置6為弦式軸力計，需對弦式軸力計的讀數(shù)進(jìn)行簡單換算至實際受力值。
[0031]測力裝置6的上下兩端設(shè)有厚度可調(diào)的鋼板墊層，來調(diào)整測力裝置6和剪力鍵齒3之間的間隙。
[0032]具體計算方法為:試驗通過壓力試驗機(jī)1逐級加載，每加載一級，讀取并記錄壓力試驗機(jī)1的試驗力讀數(shù)P與兩個弦式軸力計讀數(shù)(fl、f2),通過簡單計算，將弦式軸力計讀數(shù)(頻率)換算成力值(T1、T2)。則壓力試驗機(jī)1的試驗力讀數(shù)與兩個弦式軸力計的試驗力讀數(shù)之差(Ρ- (Τ1+Τ2))即為四個摩擦面7的總摩擦力F。由于本試驗?zāi)Ｐ蜑閷ΨQ雙組合式剪力鍵結(jié)構(gòu)，雙側(cè)摩擦面面積、材料及預(yù)應(yīng)力均為一致，故單個組合式剪力鍵結(jié)構(gòu)的總抗剪力即為[Ρ_(Τ1+Τ2)]/2+Τ1或[Ρ-(Τ1+Τ2)]/2+Τ2。由此可以很直觀地得到每一級加載荷載下摩擦面的抗剪力值和剪力鍵齒的抗剪力值。同時，記錄下每級加載荷載下的4個錨索計讀數(shù)，以判斷預(yù)應(yīng)力的損失情況，以便必要時及時進(jìn)行補(bǔ)張。
[0033]本發(fā)明具有精確度高、實時性強(qiáng)、操作簡單、經(jīng)濟(jì)性好、試驗原理直觀明確的技術(shù)特征:
[0034]1、精確度高:本專利采用的剪力鍵齒受力測試裝置為弦式軸力計，比電測應(yīng)變計更加敏感、精確，可靠性高；采用錨索計讀取預(yù)應(yīng)力讀數(shù)比千斤頂油泵讀數(shù)精度更高；
[0035]2、實時性強(qiáng):為避免加載過程中預(yù)應(yīng)力損失，通過預(yù)應(yīng)力鋼筋端部設(shè)置錨索計的方式，可對預(yù)應(yīng)力進(jìn)行實時監(jiān)測，如有損失，可隨時發(fā)現(xiàn)，并及時進(jìn)行補(bǔ)張；
[0036]3、操作簡單:利用弦式軸力計測試剪力鍵齒受力，可省去應(yīng)變片粘貼，數(shù)據(jù)線接線、編號等繁雜工作，且無需對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理，而是可以直接獲取剪力鍵齒的實時受力大小，能更直觀地判斷剪力鍵齒受力狀態(tài)，并為停止加載提供及時依據(jù)；
[0037]4、經(jīng)濟(jì)性好:本試驗?zāi)Ｐ蜑樽云胶夥€(wěn)定結(jié)構(gòu)，利用常規(guī)壓力試驗機(jī)即可實現(xiàn)加載，無需制作專門的加載裝置及反力框架，弦式軸力計、錨索計等測試元件簡單可靠，且可重復(fù)利用；
[0038]5、試驗原理直觀明確:兩側(cè)弦式軸力計分別測量兩側(cè)剪力鍵齒各自承擔(dān)的抗剪力，試驗機(jī)加載力與兩個弦式軸力計讀數(shù)之差即為所有摩擦面提供的抗剪力之和，雙側(cè)摩擦面面積、材料及預(yù)應(yīng)力均為一致，故單側(cè)摩擦面承擔(dān)的抗剪力即為摩擦面提供抗剪力總和的一半，則單側(cè)組合式剪力鍵的抗剪力即為試驗機(jī)加載力與兩個弦式軸力計讀數(shù)之差的一半加上該側(cè)弦式軸力計的讀數(shù)，即可以精確獲得剪力鍵齒與摩擦面在組合式剪力鍵抗剪過程中的實時受力情況。
【權(quán)利要求】
1.一種組合式剪力鍵受力試驗測試裝置，其特征在于，它包括以下步驟:1)、制作兩側(cè)剪力鍵槽(2)，兩側(cè)剪力鍵槽(2)之間匹配設(shè)置剪力鍵齒(3)；2)、兩側(cè)的剪力鍵槽(2)被橫向穿過的預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)串成一個整體，使剪力鍵槽(2)及剪力鍵齒(3)之間的豎向摩擦面(7)產(chǎn)生摩擦力；3 )、利用千斤頂將剪力鍵齒(3 )頂起；4)、在剪力鍵齒(3)與剪力鍵槽(2)豎向之間設(shè)置測力裝置(6)，組成試驗?zāi)Ｐ停?)、張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)到目標(biāo)值；6)、向剪力鍵齒(3)逐級加載豎向壓力，每加載一級，讀取并記錄試驗壓力值及兩個測力裝置(6)的測試值，則試驗壓力值與兩個測力裝置(6)的測試值之差即為剪力鍵槽(2)與剪力鍵齒(3)豎向摩擦面(7)的總摩擦力，單側(cè)剪力鍵齒(3)的抗剪力即為豎向摩擦面(7)的總摩擦力一半再加上該側(cè)測力裝置(6)的測試值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式剪力鍵受力試驗測試方法，其特征在于:所述預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)橫向布置，預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)的一端設(shè)有穿心式錨索計(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式剪力鍵受力試驗測試方法，其特征在于:所述預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)分兩層布置，每層均設(shè)有兩根預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)，每根預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)均穿過剪力鍵槽(2 )，剪力鍵齒(3 )設(shè)置在兩層預(yù)應(yīng)力鋼筋(4 )之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式剪力鍵受力試驗測試方法，其特征在于:所述測力裝置(6)為弦式軸力計。
5.根據(jù)權(quán)利要求要求1所述的組合式剪力鍵受力試驗測試方法，其特征在于:所述測力裝置(6)的上下兩端設(shè)有厚度可調(diào)的鋼板墊層。
【文檔編號】G01M13/00GK103645043SQ201310697286
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】田唯, 劉占國, 陳富強(qiáng), 翟世鴻, 張永濤, 楊炎華, 鄭和輝, 劉丹, 劉建波 申請人:中交第二航務(wù)工程局有限公司