CN110987791B - 一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法，涉及交界面材料性能测试技术领域。一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法，包括以下步骤：1)预制出钢板半嵌入式三点弯曲梁试件和预制缝三点弯曲梁试件并分别安装到压力试验机上；2)压力试验机分别对两个试件施压，数据采集部件对试验过程的数据进行采集；3)根据采集的数据计算出钢板与混凝土交界面法向粘结刚度、法向粘结强度和法向极限张开位移，使用者根据计算出的参数评估钢板与混凝土交界面法向粘结性能。此外，本发明的试验机能以精确的加速度对试件施压，确保施压过程试件不会突然崩裂，提高了试验的成功率。

Description

一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法

技术领域

本发明涉及交界面材料性能测试技术领域。

背景技术

目前，针对单一材料力学性能的测试方法已经较为完善，而对于复合结构中交界面材料性能的测试方法较少。混凝土与钢板界面过渡区的法向粘结强度往往要低于混凝土的抗拉强度，这使得该区域极易成为结构中的薄弱区域。例如钢管混凝土中很常见的脱空现象，其本质上就是因为温差载荷和核心混凝土的收缩徐变使得钢板与混凝土之间发生了法向脱粘。因此需要通过试验定量测定钢板与混凝土法向粘结参数用以评估交界面抵抗法向破坏的能力。

考虑到钢板与混凝土交界面的特殊性，即厚度很小(20～40μm)和粘结强度相对较低，普通材料的本构关系对交界面层不再适用，这也使得很难通过试验直接测试其法向粘结特性。如采用对拉试验直接测试其法向粘结参数，就会出现一些问题：(1)试验过程中无法精确地对中，力的加载可能偏心；(2)施加到交界面上的力不均匀，测得的粘结强度小于实际的粘结强度；(3)受试验机刚度的影响，加载速率难以控制，试件会突然断裂，无法得到交界面断裂的全过程；(4)测得的交界面粘结参数较少，一般只能得到交界面法向粘结强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的系统及试验方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的系统，包括钢板半嵌入式三点弯曲梁试件和伺服型压力试验机，钢板半嵌入式三点弯曲梁试件设置在伺服型压力试验机的基座和加载头之间。

所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件为水平设置的长方体混凝土块，钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的内部设置有竖直的钢板，钢板的板面与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的长度方向垂直，钢板位于钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的中段。所述钢板的一侧焊接有若干螺纹钢筋。

所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的中段的侧面上设置有位移计和两个应变片，这个位移计靠近钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的侧面的上边缘，这两个应变片靠近钢板的上边缘。

所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件中段的下表面设置有两个应变片和两个用于固定夹式引伸计的刀口钢片，这两个刀口钢片在竖直方向的投影位于钢板的两侧。

进一步，所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件通过三点弯曲的方式设置在基座和加载头之间。

进一步，所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的高度为D，基座上的两个受力点的距离为S，则钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的跨高比S/D≥2.5，S＞D＞0。

进一步，所述钢板为矩形钢板，钢板的两个竖直边缘分别与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件相对的两个侧壁齐平，钢板的下边缘与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的下表面齐平。

进一步，所述钢板焊接有螺纹钢筋的板面上焊接有钢块，钢块靠近钢板的下边缘，钢块用于钢板在钢板半嵌入式三点弯曲梁试件中的定位和固定。

一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法，基于上述的系统，包括以下步骤：

1)预制出尺寸相同的所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件和预制缝三点弯曲梁试件。其中，所述预制缝三点弯曲梁试件的中段设置有预制缝、位移计、应变片和用于固定夹式引伸计的刀口钢片。

2)在所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的中段的下表面粘贴两个应变片，并根据试验要求在钢板半嵌入式三点弯曲梁试件和预制缝三点弯曲梁试件上标记出加载点。

3)当对所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件进行试验时，转入步骤4)，当对预制缝三点弯曲梁试件进行试验时，转入步骤7)。

4)根据所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件上标记出的加载点将其准确放置于基座和加载头之间。

5)调整所述伺服型压力试验机的加载头，确保加载头位于试件中心正上方5mm处，启动采集箱，对所有采集通道进行平衡清零。

6)启动所述伺服型压力试验机，先控制伺服型压力试验机以加载速率为0.5mm/min的速度对钢板半嵌入式三点弯曲梁试件进行预加载至荷载值达到200N，再控制伺服型压力试验机按照加载速率为0.05mm/min的速度对钢板半嵌入式三点弯曲梁试件加载至开裂破坏。

7)根据所述预制缝三点弯曲梁试件上标记出的加载点将其准确放置于基座和加载头之间。

8)调整所述伺服型压力试验机的加载头，确保加载头位于试件中心正上方5mm处，启动采集箱，对所有采集通道进行平衡清零。

9)启动所述伺服型压力试验机，先控制伺服型压力试验机以加载速率为0.5mm/min的速度对预制缝三点弯曲梁试件进行预加载至荷载值达到200N，再控制伺服型压力试验机按照加载速率为0.05mm/min的速度对预制缝三点弯曲梁试件加载至开裂破坏。

10)在加载过程中，所述伺服型压力试验机对试验荷载进行同步采集，位移计对试件跨中挠度进行同步采集，刀口钢片上的夹式引伸计对试件的裂缝张开口位移进行同步采集，应变片对试件开裂区的应变数据进行同步采集。采集到的所有数据传输至上位机进行处理。

11)所述上位机分析出钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的荷载P-裂缝张开口位移CMOD的全曲线Ⅰ和荷载P-开裂区应变ε的全曲线Ⅱ，上位机分析出预制缝三点弯曲梁试件的荷载P-裂缝张开口位移CMOD的全曲线Ⅲ和荷载P-开裂区应变ε的全曲线Ⅳ，根据分析出的全曲线计算出钢板与混凝土法向粘结参数，计算步骤如下：

11-1)在所述全曲线Ⅰ的初始线性段内找出三点(CMOD₁,P₁ ¹),(CMOD₂,P₂ ¹)和(CMOD₃,P₃ ¹),利用式(1)计算其应力强度因子

和

其中K为应力强度因子。P为外荷载值。S为试件的跨度。B为试件的宽度。D为试件的高度。α为缝高比，即α＝a/D，a为裂缝长度，线性阶段的α等于初始裂缝长度a₀，β为跨高比，即β＝S/D。

p₄(α)＝1.9+0.41α+0.51α²-0.17α³

p_∞(α)＝1.99+0.83α-0.31α²+0.14α³

11-2)在所述全曲线Ⅲ的初始线性段内找出CMOD₁、CMOD₂和CMOD₃对应的三个点(CMOD₁,P₁ ⁰),(CMOD₂,P₂ ⁰)和(CMOD₃,P₃ ⁰),利用式(1)计算其应力强度因子

和

11-3)将

和

代入式(2)，将

和

代入式(2)，将

和

代入式(2)，分别计算出粘结力应力强度因子

和

11-4)将粘结力应力强度因子

和

分别带入式(3)解出法向粘结刚度k_i1,k_i2和k_i3，将k_i1,k_i2和k_i3取平均得到交界面法向粘结刚度k_i：

式中：

11-5)确定交界面达到最大粘结应力所对应的临界法向张开位移

后，利用式(4)求得交界面法向粘结强度

11-6)使用所述全曲线Ⅰ确定交界面极限张开位移

在全曲线Ⅲ中，曲线上升段中平台段的起点或转折点所对应裂缝张开口位移值即为交界面极限张开位移

进一步，步骤1)中的所述预制缝的尺寸与钢板的尺寸相同，预制缝沿预制缝三点弯曲梁试件的下表面伸入预制缝三点弯曲梁试件。所述预制缝三点弯曲梁试件与其长度方向平行的两个侧壁分别记为侧壁S1和侧壁S2，预制缝贯穿侧壁S1和侧壁S2。

所述位移计设置在侧壁S1上且靠近侧壁S1的上边缘，两个应变片设置在侧壁S1上且靠近预制缝的上边缘，夹式引伸计设置在预制缝三点弯曲梁试件的下表面的刀口钢片上。

进一步，步骤11-5)中，交界面达到最大粘结应力所对应的临界法向张开位移

的确定方法为：

在所述全曲线Ⅱ曲线中，应变开始回缩时对应的裂缝张开口位移为临界法向张开位移

或者，在所述全曲线Ⅰ曲线中，加载初期线性段末端所对应的裂缝张开口位移也为临界法向张开位移

本发明的技术效果是毋庸置疑的，所述伺服型压力试验机能以精确的加速度对试件施压，确保施压过程试件不会突然崩裂，提高了试验的成功率；试验过程，各个测量部件对试件各个参数变化全程监测，通过上位机分析出交界面法向粘结刚度、法向粘结强度和法向粘结极限张开位移，使用者根据这些参数定量评估钢板与混凝土交界面法向粘结性能。

附图说明

图1为用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的系统的局部示意图；

图2为钢板半嵌入式三点弯曲梁试件示意图；

图3为A-A剖视图；

图4为位移计、夹式引伸计与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的位置关系图的正视图；

图5为位移计、夹式引伸计与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的位置关系图的仰视图；

图6为预制缝三点弯曲梁试件示意图；

图7为全曲线Ⅰ局部放大图；

图8为全曲线Ⅱ局部放大图；

图9为钢板半嵌入式三点弯曲梁试件的二维有限元模型；

图10为有限元计算得到P-CMOD曲线图；

图11为交界面底部粘性单元完全破坏时的单元损伤图；

图12为钢板与混凝土交界面的牵引-分离本构模型。

图中：钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1、钢板101、螺纹钢筋102、位移计103、应变片104、刀口钢片105、钢块106、基座2、加载头3、预制缝三点弯曲梁试件4和预制缝401。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开了一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的系统，包括钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1和伺服型压力试验机。参见图1，所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1通过三点弯曲的方式设置在伺服型压力试验机的基座2和加载头3之间。

所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1为水平设置的长方体混凝土块，其长为L＝400mm，宽为B＝150mm，高为D＝140mm。所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的跨高比为2.5。

参见图2、3、4或5，所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的内部设置有竖直的钢板101，钢板101的板面与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的长度方向垂直，钢板101位于钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的中段。

参见图2或3，所述钢板101为矩形钢板，钢板101的长150mm，宽70mm，厚3mm，钢板101的两个竖直边缘分别与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1相对的两个侧壁齐平，钢板101的下边缘与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的下表面齐平。

所述钢板101的一侧焊接有若干螺纹钢筋102。所述钢板101焊接有螺纹钢筋102的板面上焊接有钢块106，钢块106靠近钢板101的下边缘，钢块106用于钢板101在钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1中的定位和固定。

参见图4，所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的中段的侧面上设置有位移计103和两个应变片104，这个位移计103靠近钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的侧面的上边缘，这两个应变片104靠近钢板101的上边缘。

参见图5，所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1中段的下表面设置有两个应变片104和两个用于固定夹式引伸计的刀口钢片105，这两个刀口钢片105在竖直方向的投影位于钢板101的两侧。

实施例2：

基于实施例1所述的系统，本实施例公开了一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法，包括以下步骤：

1)预制出尺寸相同的所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1和预制缝三点弯曲梁试件4。其中，所述预制缝三点弯曲梁试件4的中段设置有预制缝401、位移计103、应变片104和用于固定夹式引伸计的刀口钢片105。参见图6，所述预制缝401的尺寸与钢板101的尺寸相同，预制缝401沿预制缝三点弯曲梁试件4的下表面伸入预制缝三点弯曲梁试件4。所述预制缝三点弯曲梁试件4与其长度方向平行的两个侧壁分别记为侧壁S1和侧壁S2，预制缝401贯穿侧壁S1和侧壁S2。所述位移计103设置在侧壁S1上且靠近侧壁S1的上边缘，两个应变片104设置在侧壁S1上且靠近预制缝401的上边缘，夹式引伸计设置在预制缝三点弯曲梁试件4的下表面的刀口钢片105上。

2)在所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的中段的下表面粘贴两个应变片104，并根据试验要求在钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1和预制缝三点弯曲梁试件4上标记出加载点。

3)当对所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1进行试验时，转入步骤4)，当对预制缝三点弯曲梁试件4进行试验时，转入步骤7)。

4)根据所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1上标记出的加载点将其准确放置于基座2和加载头3之间。

5)调整所述伺服型压力试验机的加载头3，确保加载头3位于试件中心正上方5mm处，启动采集箱，对所有采集通道进行平衡清零。

6)启动所述伺服型压力试验机，先控制伺服型压力试验机以加载速率为0.5mm/min的速度对钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1进行预加载至荷载值达到200N，再控制伺服型压力试验机按照加载速率为0.05mm/min的速度对钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1加载至开裂破坏。

7)根据所述预制缝三点弯曲梁试件4上标记出的加载点将其准确放置于基座2和加载头3之间。

8)调整所述伺服型压力试验机的加载头3，确保加载头3位于试件中心正上方5mm处，启动采集箱，对所有采集通道进行平衡清零。

9)启动所述伺服型压力试验机，先控制伺服型压力试验机以加载速率为0.5mm/min的速度对预制缝三点弯曲梁试件4进行预加载至荷载值达到200N，再控制伺服型压力试验机按照加载速率为0.05mm/min的速度对预制缝三点弯曲梁试件4加载至开裂破坏。

10)在加载过程中，所述伺服型压力试验机对试验荷载进行同步采集，位移计103对试件跨中挠度进行同步采集，夹式引伸计对试件的裂缝张开口位移进行同步采集，应变片104对试件开裂区的应变数据进行同步采集。采集到的所有数据传输至上位机进行处理。

11)所述上位机分析出钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的荷载P-裂缝张开口位移CMOD的全曲线Ⅰ和荷载P-开裂区应变ε的全曲线Ⅱ，上位机分析出预制缝三点弯曲梁试件4的荷载P-裂缝张开口位移CMOD的全曲线Ⅲ和荷载P-开裂区应变ε的全曲线Ⅳ。参见图7，为全曲线Ⅰ的局部示意图，其中o点至b点之间的区域为线性段，即钢板与混凝土交界面在此阶段为弹性变形阶段，其交界面粘结状态处于图12中的上升段，图12为钢板与混凝土交界面的牵引-分离本构模型。b点至e点之间的区域为过渡段，在此阶段，交界面的最大法向张开位移已经超过图12中法向极限粘结强度对应的临界法向张开位移，部分交界面的粘结状态已经处于图12中的下降段。e点至j点之间的区域为平台段，在此阶段，交界面的最大法向张开位移已经超过图12中的法向极限张开位移，即交界面已有局部区域完全脱粘，交界面进入失稳破坏阶段。

根据分析出的各个全曲线计算出钢板与混凝土法向粘结参数，计算步骤如下：

11-1)在所述全曲线Ⅰ的初始线性段内找出三点(CMOD₁,P₁ ¹),(CMOD₂,P₂ ¹)和(CMOD₃,P₃ ¹),利用式(1)计算其应力强度因子

和

其中K为应力强度因子。P为外荷载值。S为试件的跨度。B为试件的宽度。D为试件的高度。α为缝高比，即α＝a/D，a为裂缝长度，线性阶段的α等于初始裂缝长度a₀，β为跨高比，即β＝S/D。

p₄(α)＝1.9+0.41α+0.51α²-0.17α³

p_∞(α)＝1.99+0.83α-0.31α²+0.14α³

11-2)在所述全曲线Ⅲ的初始线性段内找出CMOD₁、CMOD₂和CMOD₃对应的三个点(CMOD₁,P₁ ⁰),(CMOD₂,P₂ ⁰)和(CMOD₃,P₃ ⁰),利用式(1)计算其应力强度因子

和

11-3)将

和

代入式(2)，将

和

代入式(2)，将

和

代入式(2)，分别计算出粘结力应力强度因子

和

11-4)将粘结力应力强度因子

和

分别带入式(3)解出法向粘结刚度k_i1,k_i2和k_i3，将k_i1,k_i2和k_i3取平均得到交界面法向粘结刚度k_i＝102.24MPa/mm：

式中：

11-5)确定交界面达到最大粘结应力所对应的临界法向张开位移

后，图8为全曲线Ⅱ的局部图，可以通过该图确定交界面达到最大粘结应力所对应的临界法向张开位移

该值同样可以通过全曲线Ⅰ来确定。通过全曲线Ⅱ确定的临界法向张开位移对应的外荷载值为2.1468kN，而通过全曲线Ⅰ确定的临界法向张开位移对应的外荷载值为2.142kN，两者吻合良好。

利用式(4)求得交界面法向粘结强度

11-6)使用所述全曲线Ⅰ确定交界面极限张开位移

在全曲线Ⅲ中，曲线上升段中平台段的起点或转折点所对应裂缝张开口位移值即为交界面极限张开位移

为验证所得的试验数据是否合理，对钢板与混凝土法向粘结参数计算结果进行有限元验证，具体步骤如下：

参见图9，在有限元分析程序ABAQUS中建立该试件的二维模型。混凝土部分使用规范GB50010-2010中的C50混凝土参数，对钢板与混凝土交界面的模拟使用cohesive单元，设置其牵引-分离本构中钢板与混凝土交界面刚度k_i＝102.24MPa/mm；采用最大应力损伤准则，设定其法向粘结强度

采用基于位移的线性软化关系，设置其法向极限张开位移

在试件跨中施加竖向位移载荷，对试件进行静力分析。

参见图10，为有限元计算得到P-CMOD曲线图，可以看出试验结果和有限元分析结果吻合较好，在试验加载初期的曲线中也出现了类似的线性段，过渡段和平台段三个阶段。此外，有限元计算结果显示，当CMOD值达到0.0072mm时，交界面单元正好开始完全失效，即交界面最底部单元积分点处的损伤值达到1，如图11所示，这个值和在软化关系中输入的法向极限张开位移0.00791mm很接近，这也验证了试验中测得的P-CMOD曲线中平台段或者转折段的起点所对应裂缝张开口位移值可以作为交界面极限张开位移值。

实施例3：

本实施例公开了一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的系统，包括钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1和伺服型压力试验机，参见图1，钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1设置在伺服型压力试验机的基座2和加载头3之间，基座2和加载头3具有足够高的刚度。

参见图2、3、4或5，所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1为水平设置的长方体混凝土块，钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的内部设置有竖直的钢板101，钢板101的板面与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的长度方向垂直，钢板101位于钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的中段。所述钢板101的一侧焊接有若干螺纹钢筋102。

所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的中段的侧面上设置有位移计103和两个应变片104，这个位移计103靠近钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的侧面的上边缘，这两个应变片104靠近钢板101的上边缘。

所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1中段的下表面设置有两个应变片104和两个用于固定夹式引伸计的刀口钢片105，这两个刀口钢片105在竖直方向的投影位于钢板101的两侧。

实施例4：

本实施例主要结构同实施例3，进一步，参见图1，所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1通过三点弯曲的方式设置在基座2和加载头3之间。

实施例5：

本实施例主要结构同实施例4，进一步，所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的高度为D，基座2上的两个受力点的距离为S，则钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的跨高比S/D≥2.5，S＞D＞0。

实施例6：

本实施例主要结构同实施例5，进一步，参见图2或3，所述钢板101为矩形钢板，其宽度为ao，ao＝0.5D。

所述钢板101的两个竖直边缘分别与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1相对的两个侧壁齐平，钢板101的下边缘与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1的下表面齐平。

实施例7：

本实施例主要结构同实施例6，进一步，参见图2，所述钢板101焊接有螺纹钢筋102的板面上焊接有钢块106，钢块106靠近钢板101的下边缘，钢块106用于钢板101在钢板半嵌入式三点弯曲梁试件1中的定位和固定，防止钢板在试件浇筑振捣过程中的偏心。

Claims (7)

1.一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法，其特征在于：基于一种试验系统，该系统包括钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)和伺服型压力试验机，钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)设置在伺服型压力试验机的基座(2)和加载头(3)之间；

所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)为水平设置的长方体混凝土块，钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)的内部设置有竖直的钢板(101)，钢板(101)的板面与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)的长度方向垂直，钢板(101)位于钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)的中段；所述钢板(101)的一侧焊接有若干螺纹钢筋(102)；

所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)的中段的侧面上设置有位移计(103)和两个应变片(104)，这个位移计(103)靠近钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)的侧面的上边缘，这两个应变片(104)靠近钢板(101)的上边缘；

所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)中段的下表面设置有两个应变片(104)和两个用于固定夹式引伸计的刀口钢片(105)，这两个刀口钢片(105)在竖直方向的投影位于钢板(101)的两侧；

所述试验方法包括以下步骤：

1)预制出尺寸相同的所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)和预制缝三点弯曲梁试件(4)；其中，所述预制缝三点弯曲梁试件(4)的中段设置有预制缝(401)、位移计(103)、应变片(104)和用于固定夹式引伸计的刀口钢片(105)；

2)在所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)的中段的下表面粘贴两个应变片(104)，并根据试验要求在钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)和预制缝三点弯曲梁试件(4)上标记出加载点；

3)当对所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)进行试验时，转入步骤4)，当对预制缝三点弯曲梁试件(4)进行试验时，转入步骤7)；

4)根据所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)上标记出的加载点将其准确放置于基座(2)和加载头(3)之间；

5)调整所述伺服型压力试验机的加载头(3)，确保加载头(3)位于试件中心正上方5mm处，启动采集箱，对所有采集通道进行平衡清零；

6)启动所述伺服型压力试验机，先控制伺服型压力试验机以加载速率为0.5mm/min的速度对钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)进行预加载至荷载值达到200N，再控制伺服型压力试验机按照加载速率为0.05mm/min的速度对钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)加载至开裂破坏；

7)根据所述预制缝三点弯曲梁试件(4)上标记出的加载点将其准确放置于基座(2)和加载头(3)之间；

8)调整所述伺服型压力试验机的加载头(3)，确保加载头(3)位于试件中心正上方5mm处，启动采集箱，对所有采集通道进行平衡清零；

9)启动所述伺服型压力试验机，先控制伺服型压力试验机以加载速率为0.5mm/min的速度对预制缝三点弯曲梁试件(4)进行预加载至荷载值达到200N，再控制伺服型压力试验机按照加载速率为0.05mm/min的速度对预制缝三点弯曲梁试件(4)加载至开裂破坏；

10)在加载过程中，所述伺服型压力试验机对试验荷载进行同步采集，位移计(103)对试件跨中挠度进行同步采集，刀口钢片(105)上的夹式引伸计对试件的裂缝张开口位移进行同步采集，应变片(104)对试件开裂区的应变数据进行同步采集；采集到的所有数据传输至上位机进行处理；

11)所述上位机分析出钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)的荷载P-裂缝张开口位移CMOD的全曲线Ⅰ和荷载P-开裂区应变ε的全曲线Ⅱ，上位机分析出预制缝三点弯曲梁试件(4)的荷载P-裂缝张开口位移CMOD的全曲线Ⅲ和荷载P-开裂区应变ε的全曲线Ⅳ，根据分析出的全曲线计算出钢板与混凝土法向粘结参数，计算步骤如下：

11-1)在所述全曲线Ⅰ的初始线性段内找出三点(CMOD₁,P₁ ¹),

和

利用式(1)计算其应力强度因子

和

其中K为应力强度因子；P为外荷载值；S为试件的跨度；B为试件的宽度；D为试件的高度；α为缝高比，即α＝a/D，a为裂缝长度，线性阶段的α等于初始裂缝长度a₀，β为跨高比，即β＝S/D；

p₄(α)＝1.9+0.41α+0.51α²-0.17α³

p_∞(α)＝1.99+0.83α-0.31α²+0.14α³

11-2)在所述全曲线Ⅲ的初始线性段内找出CMOD₁、CMOD₂和CMOD₃对应的三个点(CMOD₁,P₁ ⁰),

和

利用式(1)计算其应力强度因子

和

11-3)将

和

代入式(2)，将

和

代入式(2)，将

和

代入式(2)，分别计算出粘结力应力强度因子

和

11-4)将粘结力应力强度因子

和

分别带入式(3)解出法向粘结刚度k_i1,k_i2和k_i3，将k_i1,k_i2和k_i3取平均得到交界面法向粘结刚度k_i：

式中：

11-5)确定交界面达到最大粘结应力所对应的临界法向张开位移

后，利用式(4)求得交界面法向粘结强度

11-6)使用所述全曲线Ⅰ确定交界面极限张开位移

在全曲线Ⅲ中，曲线上升段中平台段的起点或转折点所对应裂缝张开口位移值即为交界面极限张开位移

2.根据权利要求1所述的一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法，其特征在于：所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)通过三点弯曲的方式设置在基座(2)和加载头(3)之间。

3.根据权利要求1所述的一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法，其特征在于：所述钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)的高度为D，基座(2)上的两个受力点的距离为S，则钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)的跨高比S/D≥2.5，S＞D＞0。

4.根据权利要求1所述的一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法，其特征在于：所述钢板(101)为矩形钢板，钢板(101)的两个竖直边缘分别与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)相对的两个侧壁齐平，钢板(101)的下边缘与钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)的下表面齐平。

5.根据权利要求1所述的一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法，其特征在于：所述钢板(101)焊接有螺纹钢筋(102)的板面上焊接有钢块(106)，钢块(106)靠近钢板(101)的下边缘，钢块(106)用于钢板(101)在钢板半嵌入式三点弯曲梁试件(1)中的定位和固定。

6.根据权利要求1所述的一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法，其特征在于：步骤1)中的所述预制缝(401)的尺寸与钢板(101)的尺寸相同，预制缝(401)沿预制缝三点弯曲梁试件(4)的下表面伸入预制缝三点弯曲梁试件(4)；所述预制缝三点弯曲梁试件(4)与其长度方向平行的两个侧壁分别记为侧壁S1和侧壁S2，预制缝(401)贯穿侧壁S1和侧壁S2；

所述位移计(103)设置在侧壁S1上且靠近侧壁S1的上边缘，两个应变片(104)设置在侧壁S1上且靠近预制缝(401)的上边缘，夹式引伸计设置在预制缝三点弯曲梁试件(4)的下表面的刀口钢片(105)上。

7.根据权利要求1所述的一种用于确定钢板与混凝土法向粘结参数的试验方法，其特征在于：步骤11-5)中，交界面达到最大粘结应力所对应的临界法向张开位移

的确定方法为：

在所述全曲线Ⅱ曲线中，应变开始回缩时对应的裂缝张开口位移为临界法向张开位移

或者，在所述全曲线Ⅰ曲线中，加载初期线性段末端所对应的裂缝张开口位移也为临界法向张开位移

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