CN106932254A - 薄壁型钢与泡沫混凝土界面滑移性能试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁型钢与泡沫混凝土界面滑移性能试验方法，包括：1)试件制作；2)试验准备；3)试验安装；4)试验加载及卸载；5)界面上、下滑移值测量；6)界面滑移值确定。本发明克服了以往无法试验测量或测量难度大、容易失败的缺点，并可以比较容易地绘制出荷载‑滑移曲线，为薄壁型钢与泡沫混凝土组合结构的模拟分析提供依据，使型钢与泡沫混凝土组合结构的全过程受力分析成为可能。该试验方法不仅可以应用在薄壁型钢与泡沫混凝土组合结构中，同样也可用于普通型钢与混凝土组合结构的界面滑移试验中。采用本发明提供试验方法获得的荷载‑滑移曲线可以进一步提高模拟分析的精度，同时可用于整个构件的全过程滑移分析。

Description

薄壁型钢与泡沫混凝土界面滑移性能试验方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种薄壁型钢与泡沫混凝土界面滑移性能试验方法。

背景技术

目前现有技术中没有能够直接测量薄壁型钢与泡沫混凝土界面间相对滑移的方法，针对普通组合梁测量界面滑移的方法是在型钢梁的上翼缘下表面和梁上混凝土板底面布置应变片，若应变片沿梁的长度方向布置，即可测量出二者受力后的界面滑移分布情况，因为型钢梁和混凝土翼板均为外露表面很容易贴应变片测量，该方法不适用型钢被混凝土包裹的组合结构界面滑移测量。针对型钢混凝土组合结构的界面滑移问题，从收集到的资料看，研究人员一般通过模拟分析界面的滑移情况，缺少界面滑移值大小的试验验证。曾有研究人员针对外包混凝土组合结构构件的局部进行界面滑移测量，需要在型钢上预埋应变片以及在对应的混凝土表面上粘贴应变片测量，测量存在一定困难，预埋应变片极易损坏，导致试验失败。且该方法无法确定界面滑移规律。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种薄壁型钢与泡沫混凝土界面滑移性能的试验方法。该试验方法能够克服界面不外露情况下界面滑移的测量问题，且应变片不需要预埋在试件内部，可以比较容易地测出组合结构的界面滑移值。

本发明的技术方案是：薄壁型钢与泡沫混凝土界面滑移性能试验方法，包括如下步骤：

1)试件制作：根据试件的平面及立面尺寸要求，制作薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件，并在试件上端预留50mm长的薄壁型钢；按常规混凝土构件养护方法进行养护多天；

2)试验准备：在试件上端所预留的50mm长的薄壁型钢的腹板上贴应变片，用于该段薄壁型钢的应变测量；在试件泡沫混凝土的侧立面上同时贴应变片，用于试件泡沫混凝土部分的应变测量。

3)试验安装：将试件置于试验机的底板上并对中，在试件的泡沫混凝土上表面和试验机底板上布置位移传感器，其中布置在试件的泡沫混凝土上表面的位移传感器用于测量试件上端预留的薄壁型钢的位移值；布置在试验机底板上的位移传感器用于测量试件的总位移值；

4)试验加载及卸载：正式加载前进行预压，预压力大小不应超过10％P_u，其中P_u为试件的极限荷载；

为获得全过程的滑移曲线，试验加载过程分别采用荷载控制和位移控制；荷载控制是指加载过程中只控制加载速度；位移控制是指加载过程中只控制位移速度；

5)界面上、下滑移值测量：试件上表面的滑移值称上滑移值，其等于位于试件上表面位移传感器的测量值减去试件上端预留的50mm长的薄壁型钢的变形值；试件下表面的滑移值称下滑移值，其等于位于试验机底板上位移传感器的测量值减去试件上端预留的50mm长的薄壁型钢的变形值与试件泡沫混凝土的变形值。

6)界面滑移值确定：以上滑移值和下滑移值的平均值定义为界面滑移值，该值作为薄壁型钢与泡沫混凝土的界面滑移值。

较佳地，步骤1)中，制作薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件包括如下步骤：

(1)根据薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件的平面及立面尺寸要求，确定试验用的薄壁型钢型号；

(2)根据试验埋深大小切下两段等长度的薄壁型钢，将两段薄壁型钢槽口向外，按照确定的间距将二者定位；进行构造钢筋帮扎，每个角部设一根φ12竖筋，沿试件高度方向设φ6@100箍筋，箍筋尺寸按竖筋保护层25～30mm确定；

(3)试件支模板：在试件外围四周设立模板，将帮扎好的钢筋、聚苯板和薄壁型钢放入模板内，定位后将其固定；

(4)泡沫混凝土浇筑：浇筑泡沫混凝土前应先在模板内侧涂刷一层脱模剂，然后将制作好的泡沫混凝土浇筑到模板内，即完成薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件的制作。

较佳地，步骤1)中，对薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件的常规养护方法为：在泡沫混凝土浇筑完毕后3～12h内用草帘、麻袋或锯末材料将试件上表面覆盖，并经常浇水保持湿润，浇水养护时间不少于7天；同时试件应放在室内见不到阳光的地方养护，养护至28天后即可进行界面滑移性能试验，同时进行标准试块抗压强度试验。

较佳地，步骤4)中，为获得全过程的滑移曲线，试验加载过程分别采用荷载控制和位移控制的具体方法包括如下步骤：

①试件加载从0到60％P_u时采用荷载控制，此间加载速度以0.01kN/s匀速加载；

②试件加载从60％P_u至极限荷载时采用位移控制，此间位移速度以0.01mm/s匀速加载；

③达到极限荷载时及时卸载，卸载阶段采用荷载控制，卸载速度以0.01kN/s匀速卸载。

本发明的有益效果：本发明采用双薄壁型钢制作推出试件，试件中的两个薄壁型钢可采用不同间距和不同埋深，能反映其不同间距的相互影响，与其实际应用保持一致。本发明首次提出该试验方法，符合工程实际情况，试验方法易于操作，测量精度高。该试验方法能够克服界面不外露情况下界面滑移的测量问题，且应变片不需要预埋在试件内部，可以比较容易地测出组合结构的界面滑移值，进而绘制荷载-滑移曲线。采用该试验方法测量薄壁型钢与泡沫混凝土界面间滑移值大小以及荷载-滑移曲线，可以解决薄壁型钢与泡沫混凝土组合结构力学性能研究的关键问题——型钢与泡沫混凝土界面滑移规律问题，并对为薄壁型钢与泡沫混凝土组合结构的建模分析以及理论分析提供试验依据，使型钢与泡沫混凝土组合结构的全过程受力分析成为可能。本发明克服了以往无法试验测量或测量难度大、容易失败的缺点，并可以比较容易地绘制出荷载-滑移曲线，为薄壁型钢与泡沫混凝土组合结构的模拟分析提供依据，使型钢与泡沫混凝土组合结构的全过程受力分析成为可能。该试验方法不仅可以应用在薄壁型钢与泡沫混凝土组合结构中，同样也可用于普通型钢与混凝土组合结构的界面滑移试验中。采用本发明提供试验方法获得的荷载-滑移曲线可以进一步提高模拟分析的精度，同时可用于整个构件的全过程滑移分析。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是界面滑移性能试验示意图；

图2是本发明的平面图和剖面图；

图2(a)是本发明的平面图；

图2(b)是本发明的剖面图；

图3是本发明的详细方法流程图；

图4是本发明的方法流程简图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

参考图3和图4，本发明提供了一种薄壁型钢与泡沫混凝土界面滑移性能试验方法，包括如下步骤：

1)试件制作：根据试件的平面及立面尺寸要求，制作薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件，并在试件上端预留50mm长的薄壁型钢；按常规混凝土构件养护方法进行养护多天；

2)试验准备：在试件上端所预留的50mm长的薄壁型钢的腹板上贴应变片，用于该段薄壁型钢的应变测量；在试件泡沫混凝土的侧立面上同时贴应变片，用于试件泡沫混凝土部分的应变测量。

3)试验安装：将试件置于试验机的底板上并对中，在试件的泡沫混凝土上表面和试验机底板上布置位移传感器，其中布置在试件的泡沫混凝土上表面的位移传感器用于测量试件上端预留的薄壁型钢的位移值；布置在试验机底板上的位移传感器用于测量试件的总位移值；

4)试验加载及卸载：正式加载前进行预压，预压力大小不应超过10％P_u，其中P_u为试件的极限荷载；预压的目的是为消除试件上下表面不平所产生的空隙，以及调试测量仪器确保其能正常工作。

为获得全过程的滑移曲线，试验加载过程分别采用荷载控制和位移控制；荷载控制是指加载过程中只控制加载速度，如每秒(s)增加荷载0.01kN；位移控制是指加载过程中只控制位移速度，如每秒(s)增加位移0.01mm；

5)界面上、下滑移值测量：试件上表面的滑移值称上滑移值，其等于位于试件上表面位移传感器的测量值减去试件上端预留的50mm长的薄壁型钢的变形值(由薄壁型钢的应变值计算得到)；试件下表面的滑移值称下滑移值，其等于位于试验机底板上位移传感器的测量值减去试件上端预留的50mm长的薄壁型钢的变形值与试件泡沫混凝土的变形值(由贴在薄壁型钢和泡沫混凝土上应变片的应变值计算得到)。

6)界面滑移值确定：以上滑移值和下滑移值的平均值定义为界面滑移值，该值作为薄壁型钢与泡沫混凝土的界面滑移值。

进一步地，步骤1)中，制作薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件包括如下步骤：

(1)根据薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件的平面及立面尺寸要求，确定试验用的薄壁型钢型号；

(2)根据试验埋深大小切下两段等长度的薄壁型钢，将两段薄壁型钢槽口向外(如图2所示)，按照确定的间距将二者定位；进行构造钢筋帮扎，每个角部设一根φ12竖筋，沿试件高度方向设φ6@100箍筋，箍筋尺寸按竖筋保护层25～30mm确定；

(3)试件支模板：按图2所示在试件外围四周设木立模板，将帮扎好的钢筋、聚苯板和薄壁型钢放入木模板内，定位后将其固定；

(4)泡沫混凝土浇筑：浇筑泡沫混凝土前应先在模板内侧涂刷一层脱模剂，然后将制作好的泡沫混凝土浇筑到模板内，即完成薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件的制作，同时预留标准试块一组(三块)。

进一步地，步骤1)中，对薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件的常规养护方法为：在泡沫混凝土浇筑完毕后3～12h内用草帘、麻袋或锯末材料将试件上表面覆盖，并经常浇水保持湿润，浇水养护时间不少于7天；同时试件应放在室内见不到阳光的地方养护，养护至28天后即可进行界面滑移性能试验，同时进行标准试块抗压强度试验。

进一步地，步骤4)中，为获得全过程的滑移曲线，试验加载过程分别采用荷载控制和位移控制的具体方法包括如下步骤：

①试件加载从0到60％P_u时采用荷载控制，此间加载速度以0.01kN/s匀速加载；

②试件加载从60％P_u至极限荷载时采用位移控制，此间位移速度以0.01mm/s匀速加载；

③达到极限荷载时及时卸载，卸载阶段采用荷载控制，卸载速度以0.01kN/s匀速卸载。

如图1所示，本发明设计了图示的薄壁型钢与泡沫混凝土界面滑移试验，其试件参数详见图2的平面图(图2a)和剖面图(图2b)，该试验采用压力试验机进行，试件做好后，在试验前将底部聚苯板清除，其中图中上端为压力试验机顶板1，将钢垫板2直接压在试件薄壁型钢6上，应变片3贴在薄壁型钢6的突出部分上；位移传感器4布置在试件的泡沫混凝土5上表面；泡沫混凝土5的底部垫钢垫块7，位移传感器8布置在试验机底9上。

该试验可以比较精确地测量组合结构构件的界面滑移问题，可为结构模拟分析提供依据，同时可用以检验模拟分析的正确与否。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.薄壁型钢与泡沫混凝土界面滑移性能试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)试件制作：根据试件的平面及立面尺寸要求，制作薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件，并在试件上端预留50mm长的薄壁型钢；按常规混凝土构件养护方法进行养护多天；

2)试验准备：在试件上端所预留的50mm长的薄壁型钢的腹板上贴应变片，用于该段薄壁型钢的应变测量；在试件泡沫混凝土的侧立面上同时贴应变片，用于试件泡沫混凝土部分的应变测量；

3)试验安装：将试件置于试验机的底板上并对中，在试件的泡沫混凝土上表面和试验机底板上布置位移传感器，其中布置在试件的泡沫混凝土上表面的位移传感器用于测量试件上端预留的薄壁型钢的位移值；布置在试验机底板上的位移传感器用于测量试件的总位移值；

4)试验加载及卸载：正式加载前进行预压，预压力大小不应超过10％P_u，其中P_u为试件的极限荷载；

为获得全过程的滑移曲线，试验加载过程分别采用荷载控制和位移控制；荷载控制是指加载过程中只控制加载速度；位移控制是指加载过程中只控制位移速度；

5)界面上、下滑移值测量：试件上表面的滑移值称上滑移值，其等于位于试件上表面位移传感器的测量值减去试件上端预留的50mm长的薄壁型钢的变形值；试件下表面的滑移值称下滑移值，其等于位于试验机底板上位移传感器的测量值减去试件上端预留的50mm长的薄壁型钢的变形值与试件泡沫混凝土的变形值；

6)界面滑移值确定：以上滑移值和下滑移值的平均值定义为界面滑移值，该值作为薄壁型钢与泡沫混凝土的界面滑移值。

2.如权利要求1所述的薄壁型钢与泡沫混凝土界面滑移性能试验方法，其特征在于，步骤1)中，制作薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件包括如下步骤：

(1)根据薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件的平面及立面尺寸要求，确定试验用的薄壁型钢型号；

(2)根据试验埋深大小切下两段等长度的薄壁型钢，将两段薄壁型钢槽口向外，按照确定的间距将二者定位；进行构造钢筋帮扎，每个角部设一根φ12竖筋，沿试件高度方向设φ6@100箍筋，箍筋尺寸按竖筋保护层25～30mm确定；

(3)试件支模板：在试件外围四周设立模板，将帮扎好的钢筋、聚苯板和薄壁型钢放入模板内，定位后将其固定；

(4)泡沫混凝土浇筑：浇筑泡沫混凝土前应先在模板内侧涂刷一层脱模剂，然后将制作好的泡沫混凝土浇筑到模板内，即完成薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件的制作。

3.如权利要求1所述的薄壁型钢与泡沫混凝土界面滑移性能试验方法，其特征在于，步骤1)中，对薄壁型钢与泡沫混凝土组合试件的常规养护方法为：在泡沫混凝土浇筑完毕后3～12h内用草帘、麻袋或锯末材料将试件上表面覆盖，并经常浇水保持湿润，浇水养护时间不少于7天；同时试件应放在室内见不到阳光的地方养护，养护至28天后即可进行界面滑移性能试验，同时进行标准试块抗压强度试验。

4.如权利要求1所述的薄壁型钢与泡沫混凝土界面滑移性能试验方法，其特征在于，步骤4)中，为获得全过程的滑移曲线，试验加载过程分别采用荷载控制和位移控制的具体方法包括如下步骤：

①试件加载从0到60％P_u时采用荷载控制，此间加载速度以0.01kN/s匀速加载；

②试件加载从60％P_u至极限荷载时采用位移控制，此间位移速度以0.01mm/s匀速加载；

③达到极限荷载时及时卸载，卸载阶段采用荷载控制，卸载速度以0.01kN/s匀速卸载。