CN105842093B - 钢-混凝土界面剪力连接件疲劳性能测试装置及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钢‑混凝土界面剪力连接件疲劳性能测试装置及应用方法。该装置包括下部夹具，上部夹具，压板，定位圆柱销，侧面紧定螺栓，高度调节螺栓,球形螺栓，垫板；下部夹具上设有凹槽，用于放置试件；通过压板和高度调节螺栓使得钢板的上表面在下部夹具的上表面处；侧面紧定螺栓压紧钢板；垫板包括左推板和右拉板，紧贴试件放于混凝土的两侧；上部夹具根据压板及试件的位置置于下部夹具的上方，上下夹具的手柄处对准，以保证手柄的中心在试件的界面即剪切面上；在下部夹具安装定位圆柱销；左右球形螺栓旋紧使推板和拉板分别与试件的左右侧面紧贴。本发明能校正加载偏心的影响，获得循环荷载下的剪力连接件的疲劳性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测量钢和混凝土界面之间剪力连接件疲劳性能试验的测试装置及应用方法。
背景技术
目前一般采用推出试验来测试钢和混凝土之间的剪力传递，采用推出试验研究剪力连接件的抗剪强度及循环荷载下的疲劳性能时，如能保证推出试件中所有剪力连接件的受力相等且同步加载，试验结果能够准确的反映出每个剪力连接件的受力性能。但是由于试验加载和试件本身受多种随机因素的影响，如试件的制作偏差、剪力连接件周围混凝土的密实程度，剪力连接件焊接位置的偏差、焊接质量的差异、加载偏心以及往复荷载造成的界面偏转等，使得很难保证每一个剪力连接件所承受的荷载完全相等。同时压力试验机的要求和巨大的推出试件的尺寸使得推出试验往往受到试验设备、试验场地和经费的限制。
推出试件用于测试剪力连接件锈蚀对其疲劳性能的影响时，由于混凝土材性、电流密度等情况，很难保证每个剪力连接件的锈蚀程度相同，不同锈蚀程度导致受力不均匀，使得锈蚀程度大的剪力连接件承受较大荷载和较快破坏，影响了极限承载力，这样很难准确的判断锈蚀剪力连接件的真实承载力。并且推出试件的整体质量太大，使得满足量程的称重仪器其精度较粗糙，难以采用称重法进行锈蚀质量损失测定。因此难以精确地测量锈蚀对于钢和混凝土界面的剪力连接件疲劳性能的影响。本研究所的发明专利申请CN102879282A公开了一种试件和试验方法，但仅局限于单调加载，不能进行循环往复加载，无法进行剪力连接件的疲劳力学性能测试。目前尚没有专门进行往复循环荷载的试验装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于测量钢-混凝土界面之间剪力连接件疲劳性能测试装置及应用方法。
一种钢-混凝土界面剪力连接件疲劳性能测试装置，包括下部夹具，上部夹具，压板，定位圆柱销，侧面紧定螺栓，高度调节螺栓,球形螺栓，垫板；其中，下部夹具上设有凹槽，用于放置试件；通过压板和高度调节螺栓使得钢板的上表面在下部夹具的上表面处，并使钢板不会上下移动；侧面紧定螺栓压紧钢板，使钢板不发生左右滑移；垫板包括左推板和右拉板，紧贴试件放于混凝土的两侧；上部夹具根据压板及试件的位置置于下部夹具的上方，上下夹具的手柄处对准，以保证手柄的中心在试件的界面即剪切面上；在下部夹具安装定位圆柱销，用于防止上部夹具侧向转动；左右球形螺栓旋紧使推板和拉板分别与试件的左右侧面紧贴，球形螺栓保证荷载始终垂直传递到试件上。
所述的试件包括钢板、混凝土块、箍筋和剪力连接件，混凝土块呈长方体状且其横截面为正方形，箍筋是由钢筋围成的横截面为正方形的长方体；箍筋浇注在混凝土块内，箍筋的几何中心与混凝土块的几何中心重合，且箍筋的横截面的其中两个对边与混凝土块的横截面的其中两个对边平行；混凝土块浇注在钢板上，所述剪力连接件的杆端焊接在钢板上，垂直于钢板且位于钢板和混凝土块的界面的中心。
一种应用所述的测试装置进行钢-混凝土界面剪力连接件疲劳性能测试的方法，
通过对上夹具手柄施加推力，带动推板均匀施加到混凝土左侧面上；再对上夹具手柄施加反向拉力，带动拉板将反向力均匀施加到混凝土右侧面上；依次往复，进行周期循环加载；
每经过一定次数的循环后，所述次数由推力/拉力荷载由试验方案确定，测量滑移量，经过循环后，逐级加载使试件破坏；
试验步骤具体如下：
a.下部夹具通过下夹具手柄固定在加载装置上，然后将试件固定于下部夹具的凹槽内，并使试件的钢板与凹槽紧密接触，通过压板和高度调节螺栓使得钢板的上表面恰好在下部夹具的上表面处，并使钢板不会上下移动；将侧面紧定螺栓旋紧，限制钢板在剪切方向的滑移；
b．在试件的混凝土块的左右侧面固定推板和拉板；
c．安装上部夹具，使上下夹具在同一直线上；下部夹具上装配4个定位圆柱销，使上部夹具不旋转，只有水平方向有自由度；
d．将两端的球形螺栓旋至垫板，使垫板与混凝土侧面紧密接触，进行预加载；
e．通过加载装置对上夹具手柄施力，施加推力时，带动左侧推板均匀施力到混凝土上，加载装置对上夹具手柄施加拉力时，带动右侧拉板均匀施力到混凝土上，反复循环，使试件受到反向循环荷载的作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的试验装置体积小，通过设置推板和拉板进行往复加载，从而能够获得单个剪力连接件的疲劳性能，避免推出试验多个剪力连接件在往复荷载下受力不均匀的现象。试验装置上通过在上下夹具设置了校正偏心的手柄，保证循环加载中施加荷载的方向保持一致。另外通过高度调节螺栓保证试件的界面在剪切面上，以避免试件加工尺寸偏差的影响。在上部夹具加载时，螺栓采用了球形接触面，保证荷载垂直传递到试件上。通过上述特殊设置，此疲劳试验装置能防止加载中的偏心问题，因此能够保证试验结果的准确性。
附图说明
图1是试件示意图。
图2-1是本发明试验装置的立体结构示意图一（偏重上部）；
图2-2是本发明试验装置的立体结构示意图二（偏重下部）；
图2-3是下部夹具结构示意图；
图2-4是上部夹具结构示意图；
图中，下部夹具1、上部夹具2、凹槽3、压板4、侧面紧定螺栓5、高度调节螺栓6、推板7、拉板8、上夹具手柄9、下夹具手柄10、左球形螺栓11、右球形螺栓12、定位圆柱销13、试件14、钢板15、剪力连接件16、混凝土块17、箍筋18、钢筋19。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述用于进行钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的试件，包括钢板15、混凝土块17、箍筋18和剪力连接件16，所述剪力连接件16为一个，混凝土块17呈长方体状且其横截面为正方形，箍筋18是由钢筋19绑扎而成，围成的一个横截面为正方形的长方体框架；箍筋18浇注在混凝土块17内，箍筋18的几何中心与混凝土块17的几何中心重合，且箍筋18的横截面的其中两个对边与混凝土块17的横截面的其中两个对边平行；混凝土块17浇注在钢板15上，所述剪力连接件16的杆端焊接在钢板15上，所述剪力连接件16垂直于钢板15且位于钢板15和混凝土块17的界面的中心。
如图2-1、2-2、2-3、2-4所示，本发明所使用的钢-混凝土界面剪力连接件疲劳性能测试装置，包括下部夹具1，上部夹具2，压板4，定位圆柱销13，侧面紧定螺栓5，高度调节螺栓6，球形螺栓（左球形螺栓11、右球形螺栓12)，垫板（左推板7、右拉板8）。
其中，下部夹具1上设有凹槽3，用于放置试件；通过压板4和高度调节螺栓6使试件的剪切面切好在下部夹具的上表面高度，且不发生高度方向的移动；侧面紧定螺栓5压紧钢板，使钢板不发生左右滑移。两块垫板（左为推板7、右为拉板8）紧贴试件放于混凝土的两侧；上部夹具2根据压力板及试件的位置置于下部夹具的上方，上下夹具的手柄（上夹具手柄9、下夹具手柄10）处对准，以保证手柄的中心恰好在试件的界面即剪切面上。在下部夹具安装定位圆柱销13，防止上部夹具侧向转动，使力充分地传递到推/拉垫板上。左球形螺栓11、右球形螺栓12旋紧使推板7和拉板8分别与混凝土的左右侧面充分紧贴，球形螺栓能保证荷载始终垂直传递到试件上。
通过对上夹具手柄9施加推力，带动推板7均匀施加到混凝土左侧面上；再对上夹具手柄9施加反向拉力，带动拉板8将反向力均匀施加到混凝土右侧面上；依次往复，进行周期循环加载。
每经过一定次数的循环后（推力/拉力荷载由试验方案确定），测量滑移量。经过足够次数循环后，逐级加载使混凝土破坏。
试验步骤：
a.下部夹具1通过下夹具手柄10固定在加载装置上，然后将试件14固定于下部夹具1的凹槽3内，并使试件的钢板15与凹槽3紧密接触，通过压板4和高度调节螺栓6使得钢板的上表面恰好在下部夹具的上表面处，并使钢板不会上下移动；将侧面紧定螺栓5旋紧，限制钢板在剪切方向的滑移；
b．在试件的混凝土块的左右侧面固定两个垫块，分别作为推板7和拉板8；
c．安装上部夹具2，使上下夹具的手柄中心正好在剪切面上；下部夹具上装配4个定位圆柱销13，使上部夹具1不旋转，只有水平方向有自由度；
d．将两端的左球形螺栓11、右球形螺栓12旋至垫板，使垫板与混凝土侧面紧密接触，进行预加载；
e．通过加载装置对上夹具手柄9施力，施加推力时，带动左侧推板7均匀施力到混凝土上，加载装置对上夹具手柄9施加拉力时，带动右侧拉板8均匀施力到混凝土上。反复循环，使试件受到反向循环荷载的作用。
Claims (3)
1.一种钢-混凝土界面剪力连接件疲劳性能测试装置，其特征是：包括下部夹具，上部夹具，压板，定位圆柱销，侧面紧定螺栓，高度调节螺栓,球形螺栓，垫板；其中，下部夹具上设有凹槽，用于放置试件；通过压板和高度调节螺栓使得钢板的上表面在下部夹具的上表面处，并使钢板不会上下移动；侧面紧定螺栓压紧钢板，使钢板不发生左右滑移；垫板包括左推板和右拉板，紧贴试件放于混凝土的两侧；上部夹具根据压板及试件的位置置于下部夹具的上方，上下夹具的手柄处对准，以保证手柄的中心在试件的界面即剪切面上；在下部夹具安装定位圆柱销，用于防止上部夹具侧向转动；左右球形螺栓旋紧使推板和拉板分别与试件的左右侧面紧贴，球形螺栓保证荷载始终垂直传递到试件上。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是：所述的试件包括钢板、混凝土块、箍筋和剪力连接件，混凝土块呈长方体状且其横截面为正方形，箍筋是由钢筋围成的横截面为正方形的长方体；箍筋浇注在混凝土块内，箍筋的几何中心与混凝土块的几何中心重合，且箍筋的横截面的其中两个对边与混凝土块的横截面的其中两个对边平行；混凝土块浇注在钢板上，所述剪力连接件的杆端焊接在钢板上，垂直于钢板且位于钢板和混凝土块的界面的中心。
3.一种应用权利要求1所述的测试装置进行钢-混凝土界面剪力连接件疲劳性能测试的方法，其特征是：
通过对上夹具手柄施加推力，带动推板均匀施加到混凝土左侧面上；再对上夹具手柄施加反向拉力，带动拉板将反向力均匀施加到混凝土右侧面上；依次往复，进行周期循环加载；
每经过一定次数的循环后，所述次数由推力/拉力荷载由试验方案确定，测量滑移量，经过循环后，逐级加载使试件破坏；
试验步骤具体如下：
a.下部夹具通过下夹具手柄固定在加载装置上，然后将试件固定于下部夹具的凹槽内，并使试件的钢板与凹槽紧密接触，通过压板和高度调节螺栓使得钢板的上表面恰好在下部夹具的上表面处，并使钢板不会上下移动；将侧面紧定螺栓旋紧，限制钢板在剪切方向的滑移；
b．在试件的混凝土块的左右侧面固定推板和拉板；
c．安装上部夹具，使上下夹具在同一直线上；装配4个定位圆柱销，使上部夹具不旋转，只有水平方向有自由度；
d．将两端的球形螺栓旋至垫板，使垫板与混凝土侧面紧密接触，进行预加载；
e．通过加载装置对上部夹具手柄施力，施加推力时，带动左侧推板均匀施力到混凝土上，加载装置对夹具手柄施加拉力时，带动右侧拉板均匀施力到混凝土上，反复循环，使试件受到反向循环荷载的作用。
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