CN111076918A - 组合板结构承载力测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土木工程技术领域，公开了一种组合板结构承载力测试装置及测试方法，包括：支撑座，用于支撑组合板；多层试验载荷分布横梁组，设置在所述组合板的上端面；加载结构，设置在所述多层试验载荷分布横梁组的上方；以及测试传感器，设置在所述加载结构朝向所述多层试验载荷分布横梁组的端面上，其中，通过所述加载结构施加给所述多层试验载荷分布横梁组向下的作用力，从而将所述作用力传递给所述组合板，通过根据所述加载结构的变形速率以及所述组合板上的裂纹宽度，以判断所述组合板是否发生破坏。该组合板结构承载力测试装置具有能在正负弯矩作用下，对双跨或多跨组合板的受力破坏试验进行检测的优点。

Description

组合板结构承载力测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种组合板结构承载力测试装置及测试方法。

背景技术

随着装配式建造技术的蓬勃发展，波形钢+钢筋混凝土组合板成为结构工程中一种新型的承重构件，并得到广泛应用。通过破坏试验，能判定构件的使用状况和实际承载能力。组合板的极限承载力及其相应的破坏模式对于确定和掌握其载荷作用机理及安全性具有重要的现实意义。

无论单向板还是双向板，常规的组合板破坏试验仅是针对单跨进行的。事实上，在负弯矩区域，双跨或多跨组合板受力破坏问题更为突出，但未见相关试验报道。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种组合板结构承载力测试装置及测试方法，解决在正负弯矩作用下，对双跨或多跨组合板结构的受力破坏试验进行检测的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供一种组合板结构承载力测试装置，包括：支撑座，用于支撑组合板；多层试验载荷分布横梁组，设置在所述组合板的上端面；加载结构，设置在所述多层试验载荷分布横梁组的上方；以及测试传感器，设置在所述加载结构朝向所述多层试验载荷分布横梁组的端面上，其中，通过所述加载结构施加给所述多层试验载荷分布横梁组向下的作用力，从而将所述作用力传递给所述组合板，通过根据所述加载结构的变形速率以及所述组合板上的裂纹宽度，以判断所述组合板是否发生破坏。

其中，所述加载结构包括设置在所述多层试验载荷分布横梁组的上方的加载框架和设置在所述加载框架上并能对所述多层试验载荷分布横梁组施加向下的压力的液压千斤顶。

其中，所述加载框架包括呈相对式设置的框架立柱以及设置在所述框架立柱之间并与相应侧的所述框架立柱的上端面进行固定连接的框架横梁；所述液压千斤顶设置在所述框架横梁的中部的下端面；所述框架横梁在所述组合板所在的平面内的投影与所述组合板呈垂直式设置。

其中，所述支撑座包括设置在所述组合板的两端的下端面的第一支墩以及设置在所述组合板的中间区域的下端面的第二支墩，其中，在所述第一支墩的上端面设有用于支撑所述组合板的端部的滚动支座；在所述第二支墩的上端面设有用于支撑所述组合板的中间区域的固定支座。

其中，所述多层试验载荷分布横梁组包括第一层纵梁、第二层横梁以及第三层横梁，所述第一层纵梁设置在所述组合板的两端的上端面并呈平行式设置，其中，所述第一层纵梁与所述组合板的长度方向相垂直；所述第二层横梁的两端分别设置在相应侧的呈平行式设置的所述第一层纵梁的上端面，其中，所述第二层横梁与呈平行式设置的所述第一层纵梁呈垂直式设置；所述第三层横梁的两端分别设置在相应侧的所述第二层横梁的上端面。

其中，所述液压千斤顶的中心线依次穿过所述第三层横梁的中心以及所述组合板的中心。

其中，在所述组合板的上端面和下端面呈对称式设有多组应变计，其中，各组所述应变计分别沿所述组合板的长度方向呈间隔式设置。

其中，在所述组合板的下方还设有多个激光位移计，其中，各个所述激光位移计分别沿所述组合板的长度方向呈间隔式设置；在所述组合板的端部的侧端面设有线性位移传感器；在所述第一支墩和所述滚动支座之间以及在所述第二支墩和所述固定支座之间均设有支座测试传感器。

其中，在所述组合板的上端面铺设有密封涂层。

根据本发明的第二方面，还提供一种组合板结构承载力测试方法，包括：分别读取测试传感器、激光位移计、线性位移传感器以及支座测试传感器的初始值；启动液压千金顶以使得所述液压千金顶以第一速率向下进行运动，对第三层横梁施加向下的第一压力并保持第一预设时间；读取所述测试传感器、所述激光位移计、所述线性位移传感器以及所述支座测试传感器的当前数值；使所述液压千金顶以第二速率向下进行运动，对所述第三层横梁施加向下的第二压力并保持第二预设时间；根据所述液压千金顶的变形速率以及所述组合板上的裂纹宽度，以判断所述组合板是否发生破坏。

(三)有益效果

本发明提供的组合板结构承载力测试装置，与现有技术相比，具有如下优点：

通过该加载结构施加给该多层试验载荷分布横梁组向下的作用力，从而将该作用力传递给该组合板，通过根据该加载结构的变形速率以及该组合板上的裂纹宽度，以判断该组合板是否发生破坏，可见，本申请的组合板结构承载力测试装置具有在正负弯矩作用下，对双跨或多跨组合板的受力破坏试验进行准确测试，以准确地了解组合板的整体承载性能。

附图说明

图1为本发明的实施例的组合板结构承载力测试装置的整体结构示意图；

图2为本发明的实施例的组合板结构承载力测试装置中使用的组合板的结构示意图；

图3为本发明的实施例的组合板结构承载力测试装置的组合板与多层试验载荷分布横梁组的连接结构示意图；

图4为本发明的实施例的组合板结构承载力测试装置的多层试验载荷分布横梁组的局部连接结构示意图；

图5为本发明的实施例的组合板结构承载力测试装置的组合板与支撑座的连接结构示意图；

图6为本发明的实施例的组合板结构承载力测试方法的步骤流程示意图。

附图标记：

1：支撑座；11：第一支墩；12：第二支墩；13：滚动支座；14：固定支座；100：组合板；2：多层试验载荷分布横梁组；21：第一层纵梁；22：第二层横梁；23：第三层横梁；3：加载结构；31：加载框架；311：框架立柱；311a：底座；312：框架横梁；32：液压千金顶；4：测试传感器；5：应变计；6：激光位移计；7：线性位移传感器；8：支座测试传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1至图5所示，图中示意性地显示了该组合板结构承载力测试装置包括支撑座1、组合板100、多层试验载荷分布横梁组2、加载结构3以及测试传感器4。

在本申请的实施例中，支撑座1用于支撑组合板100。

多层试验载荷分布横梁组2设置在该组合板100的上端面。

加载结构3设置在该多层试验载荷分布横梁组2的上方。

测试传感器4设置在该加载结构3朝向该多层试验载荷分布横梁组2的端面上。其中，通过该加载结构3施加给该多层试验载荷分布横梁组2向下的作用力，从而将该作用力传递给该组合板100，通过根据该加载结构3的变形速率以及该组合板100上的裂纹宽度，以判断该组合板100是否发生破坏。具体地，通过该加载结构3施加给该多层试验载荷分布横梁组2向下的作用力，从而将该作用力传递给该组合板100，通过根据该加载结构3的变形速率以及该组合板100上的裂纹宽度，以判断该组合板100是否发生破坏，可见，本申请的组合板结构承载力测试装置具有在正负弯矩作用下，对双跨或多跨组合板的受力破坏试验进行准确测试，以准确地了解组合板100的整体承载性能。

对于组合板100上的裂缝宽度可以由常规的测量标尺来进行测量。

对于加载结构3的变形速率的监测是通过该测试传感器4直接实时显示的。

如图1所示，在本申请的一个优选的实施例中，该加载结构3包括设置在该多层试验载荷分布横梁组2的上方的加载框架31和设置在该加载框架31上并能对该多层试验载荷分布横梁组2施加向下的压力的液压千斤顶32。其中，通过该液压千金顶32中的柱塞向下进行运动，并与该多层试验载荷分布横梁组2相接触便可以施加给该多层试验载荷分布横梁组2向下的作用力，该作用力可以通过该多层试验载荷分布横梁组2传递给该组合板100，通过该液压千斤顶32的多次加压，便可以准确地判断出该双跨的组合板100的整体承力性能以及判断其是否发生破坏。

需要说明的是，该液压千金顶32的整体结构和工作原理均为本领域技术人员所熟知的，为节约篇幅起见，此处不做详述。

在本申请的一个优选的实施例中，该加载框架31包括呈相对式设置的框架立柱311以及设置在该框架立柱311之间并与相应侧的该框架立柱311的上端面进行固定连接的框架横梁312。

需要说明的是，为提高框架立柱311定位的稳定性，则可以在该框架立柱311的底部增设底座311a，通过将框架立柱311采用焊接或螺栓连接的方式将该框架立柱311的底部固定在该底座311a上，然后，再将该底座311a铆接在地面上，便可以实现对框架立柱311的固定，同时，也可以间接地达到固定框架横梁312的目的，确保该框架横梁312的平稳性，避免该液压千斤顶32在进行工作的过程中，使得该液压千斤顶32发生晃动的情况，进一步地，确保该液压千金顶32可以准确地将压力作用到组合板100的中心位置，确保测试的准确性。

该液压千斤顶32设置在该框架横梁312的中部的下端面。这样，以便确保该液压千金顶32施加给该组合板100的作用力可以位于该组合板100的中心区域。

该框架横梁312在该组合板100所在的平面内的投影与该组合板100呈垂直式设置。

如图4和图5所示，在本申请的一个优选的实施例中，该支撑座1包括设置在该组合板100的两端的下端面的第一支墩11以及设置在该组合板100的中间区域的下端面的第二支墩12，其中，在该第一支墩11的上端面设有用于支撑该组合板100的端部的滚动支座13。

在该第二支墩12的上端面设有用于支撑该组合板100的中间区域的固定支座14。具体地，通过在该组合板100的两端安装滚动支座13，在该组合板100的中间部位安装固定支座14，该组合板100的破坏试验可兼顾正弯矩区的底部受拉、负弯矩区顶部受拉的破坏模式所对应的极限荷载。

如图1和图3所示，在本申请的一个优选的实施例中，该多层试验载荷分布横梁组2包括第一层纵梁21、第二层横梁22以及第三层横梁23，该第一层纵梁21设置在该组合板100的两端的上端面并呈平行式设置，其中，该第一层纵梁21与该组合板100的长度方向相垂直。

该第二层横梁22的两端分别设置在相应侧的呈平行式设置的该第一层纵梁21的上端面，其中，该第二层横梁22与呈平行式设置的该第一层纵梁21呈垂直式设置。

该第三层横梁23的两端分别设置在相应侧的该第二层横梁22的上端面。具体地，在组合板100的跨端各四分之一处分别对称设置一对第一层纵梁21，该第二层横梁22的两端分别设置在相应侧的呈平行式设置的该第一层纵梁21的上端面，该第三层横梁23的两端分别设置在相应侧的该第二层横梁22的上端面，以实现组合板100的左、右跨板的同步受载。

在本申请的一个优选的实施例中，该液压千斤顶32的中心线依次穿过该第三层横梁23的中心以及该组合板100的中心。这样，可以确保试验加载的同步进行，以准确测试组合板100在极限载荷情况下的破坏情况。

如图4所示，在本申请的一个优选的实施例中，在该组合板100的上端面和下端面呈对称式设有多组应变计5，其中，各组该应变计5分别沿该组合板100的长度方向呈间隔式设置。需要说明的是，该应变计5能够实时地检测出组合板100的变形情况。通过将应变计5沿组合板100的长度方向呈间隔式设置，从而可以更加准确地判断出组合板100在极限力的情况下的应变量。

当组合板100的内部应力发生变化时，该应变计5会同步感受变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出组合板100内部的应变量。

如图5所示，在本申请的一个优选的实施例中，在该组合板100的下方还设有多个激光位移计6，其中，各个该激光位移计6分别沿该组合板100的长度方向呈间隔式设置。具体地，该激光位移计6的设置，能够有效地检测组合板100的跨中位移变化值。

需要说明的是，该激光位移计6是利用激光技术进行测量的激光位移传感器，其可精确地非接触测量组合板100的位置、位移、厚度、振动、距离以及直径等几何量的测量。

在该组合板100的端部的侧端面设有线性位移传感器7。其中，该线性位移传感器7的设置，能够有效地检测组合板100中的混凝土与波纹网之间的滑移变形。

在该第一支墩11和该滚动支座13之间以及在该第二支墩12和该固定支座14之间均设有支座测试传感器8。其中，该支座测试传感器8用于检测组合板100的受力情况。

需要说明的是，该线性位移传感器7以及支座测试传感器8的结构和工作原理均为本领域技术人员所熟知的，为节约篇幅起见，此处不做详述。

在本申请的一个优选的实施例中，在该组合板100的上端面铺设有密封涂层。其中，该密封涂层可以起到密封和找平的作用，使得第一层纵梁21与组合板100的上端面之间紧密贴合，从而确保测试的精确度。

如图6所示，根据本发明的第二方面，还提供一种组合板结构承载力测试方法，包括：

步骤S1，分别读取测试传感器4、激光位移计6、线性位移传感器7以及支座测试传感器8的初始值。

步骤S2，启动液压千金顶32以使得该液压千金顶32以第一速率向下进行运动，对第三层横梁23施加向下的第一压力并保持第一预设时间。

步骤S3，读取该测试传感器4、该激光位移计6、该线性位移传感器7以及该支座测试传感器8的当前数值。

步骤S4，使该液压千金顶32以第二速率向下进行运动，对该第三层横梁23施加向下的第二压力并保持第二预设时间。

步骤S5，根据该液压千金顶32的变形速率以及该组合板100上的裂纹宽度，以判断该组合板100是否发生破坏。

在步骤S1之前，完成对组合板结构承载力测试装置的组装，并读取设置在支撑座1的下表面的测试传感器4的初始读数，该读数包括组合板100的自重、第一层纵梁21的自重、第一层纵梁21与组合板100之间的密封涂层的自重以及液压千斤顶32的自重等。

启动液压千斤顶32，以将压力荷载通过框架横梁312、测试传感器4、第三层横梁23、第二层横梁22以及第一层纵梁21传递给放置在第一支墩11以及第二支墩12上的组合板100，通过测试传感器4、激光位移计6、应变计5读取相关读数，同时，通过固定在组合板100的两端的4组线性位移传感器7来判定组合板100中的波形钢与混凝土(混凝土设置在波形钢的上端面)之间的滑移，为研究组合板100的破坏性能提供实验数据，在整个测试过程中缓慢施加变形，以监测组合板100的整个荷载响应，包括峰值后卸载范围。

液压千斤顶32的变形率最初为0.3mm/min(毫米/分)，达到峰值负载，随后为0.5mm/min(毫米/分)，以便在峰后范围内加速变形。当组合板100的其中一个跨度发生过度偏转，荷载显著下降(超过30％)低于其峰值时，则判断该组合板100发生了破坏。

在整个测试过程中，数据以电子方式连续记录。在载荷以每5千牛增量后停止加载，以检查组合板100的裂纹并测量已有裂纹的宽度和位置。

需要说明的是，为确保测试的准确性，则可重复步骤S2至步骤S4。

综上所述，通过该加载结构3施加给该多层试验载荷分布横梁组2向下的作用力，从而将该作用力传递给该组合板100，通过根据该加载结构3的变形速率以及该组合板100上的裂纹宽度，以判断该组合板100是否发生破坏，可见，本申请的组合板结构承载力测试装置具有在正负弯矩作用下，对双跨或多跨组合板的受力破坏试验进行准确测试，以准确地了解组合板100的整体承载性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组合板结构承载力测试装置，其特征在于，包括：

支撑座，用于支撑组合板；

多层试验载荷分布横梁组，设置在所述组合板的上端面；

加载结构，设置在所述多层试验载荷分布横梁组的上方；以及

测试传感器，设置在所述加载结构朝向所述多层试验载荷分布横梁组的端面上，其中，通过所述加载结构施加给所述多层试验载荷分布横梁组向下的作用力，从而将所述作用力传递给所述组合板，通过根据所述加载结构的变形速率以及所述组合板上的裂纹宽度，以判断所述组合板是否发生破坏。

2.根据权利要求1所述的组合板结构承载力测试装置，其特征在于，所述加载结构包括设置在所述多层试验载荷分布横梁组的上方的加载框架和设置在所述加载框架上并能对所述多层试验载荷分布横梁组施加向下的压力的液压千斤顶。

3.根据权利要求2所述的组合板结构承载力测试装置，其特征在于，所述加载框架包括呈相对式设置的框架立柱以及设置在所述框架立柱之间并与相应侧的所述框架立柱的上端面进行固定连接的框架横梁；

所述液压千斤顶设置在所述框架横梁的中部的下端面；

所述框架横梁在所述组合板所在的平面内的投影与所述组合板呈垂直式设置。

4.根据权利要求1所述的组合板结构承载力测试装置，其特征在于，所述支撑座包括设置在所述组合板的两端的下端面的第一支墩以及设置在所述组合板的中间区域的下端面的第二支墩，其中，在所述第一支墩的上端面设有用于支撑所述组合板的端部的滚动支座；

在所述第二支墩的上端面设有用于支撑所述组合板的中间区域的固定支座。

5.根据权利要求3所述的组合板结构承载力测试装置，其特征在于，所述多层试验载荷分布横梁组包括第一层纵梁、第二层横梁以及第三层横梁，所述第一层纵梁设置在所述组合板的两端的上端面并呈平行式设置，其中，所述第一层纵梁与所述组合板的长度方向相垂直；

所述第二层横梁的两端分别设置在相应侧的呈平行式设置的所述第一层纵梁的上端面，其中，所述第二层横梁与呈平行式设置的所述第一层纵梁呈垂直式设置；

所述第三层横梁的两端分别设置在相应侧的所述第二层横梁的上端面。

6.根据权利要求5所述的组合板结构承载力测试装置，其特征在于，所述液压千斤顶的中心线依次穿过所述第三层横梁的中心以及所述组合板的中心。

7.根据权利要求1所述的组合板结构承载力测试装置，其特征在于，在所述组合板的上端面和下端面呈对称式设有多组应变计，其中，各组所述应变计分别沿所述组合板的长度方向呈间隔式设置。

8.根据权利要求4所述的组合板结构承载力测试装置，其特征在于，在所述组合板的下方还设有多个激光位移计，其中，各个所述激光位移计分别沿所述组合板的长度方向呈间隔式设置；

在所述组合板的端部的侧端面设有线性位移传感器；

在所述第一支墩和所述滚动支座之间以及在所述第二支墩和所述固定支座之间均设有支座测试传感器。

9.根据权利要求1所述的组合板结构承载力测试装置，其特征在于，在所述组合板的上端面铺设有密封涂层。

10.一种基于上述权利要求1至9中任一项所述的组合板结构承载力测试装置的组合板结构承载力测试方法，其特征在于，包括：

分别读取测试传感器、激光位移计、线性位移传感器以及支座测试传感器的初始值；

启动液压千金顶以使得所述液压千金顶以第一速率向下进行运动，对第三层横梁施加向下的第一压力并保持第一预设时间；

读取所述测试传感器、所述激光位移计、所述线性位移传感器以及所述支座测试传感器的当前数值；

使所述液压千金顶以第二速率向下进行运动，对所述第三层横梁施加向下的第二压力并保持第二预设时间；

根据所述液压千金顶的变形速率以及所述组合板上的裂纹宽度，以判断所述组合板是否发生破坏。

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