CN111257136A - 砌体拟静力水平抗剪试验方法及设备 - Google Patents

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Abstract

砌体拟静力水平抗剪试验方法及设备。本发明属于砌体墙抗剪试验技术领域。方法包括以下步骤：Ⅰ、在砌体墙上部施加荷载，以模拟砌体墙上部的工作荷载；Ⅱ、测量并计算出砌体墙的水平投影面积A；Ⅲ、在砌体墙一侧下部设置第一反力装置；Ⅳ、紧贴砌体墙另一侧设置竖向的刚性梁，并在刚性梁下部外侧设置第二反力装置；Ⅴ、对刚性梁上部向砌体墙逐级递增施加水平力，直至砌体墙发生剪切破坏，此时破坏前一级施加的水平力记为剪切破坏力F；Ⅵ、用砌体墙破坏时的水平力F除以砌体墙的水平投影面积A，获得抗剪强度，记为fv＝F/A。设备包括第一反力装置、刚性梁、第二反力装置、施力装置和刚性梁。本发明能够在整体上实现对砌体墙在水平地震作用下的抗剪性能的试验，获得真实的试验结果。

Description

砌体拟静力水平抗剪试验方法及设备
技术领域
本发明属于砌体墙抗剪试验技术领域，更具体地说，是涉及一种砌体拟静力水平抗剪试验方法及设备。
背景技术
砌体墙是常见的建筑结构，主要形式是利用砂浆和砌块砌筑成型的墙、柱等结构。由于砂浆接缝处往往是砌体墙发生破坏的薄弱处，也是最容易被地震破坏的部位，因此现有砌体墙水平抗剪的试验方法都是原位取样测试的方法进行的，通常采用的方法是原位单剪法(对单个砂浆接缝进行检测)和原位双剪法(对单块砖两侧的砂浆接缝进行检测)，但是这些方法由于测点的选取标准不同，有时试验结果并不能真实地反映砌体墙实际的抗剪性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种砌体墙拟静力抗剪试验方法及设备，以解决现有技术中存在的由于测点的选取标准不同导致试验结果不能真实地反映砌体墙在水平地震作用下实际的抗剪性能的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种砌体拟静力水平抗剪试验方法，包括以下步骤：
Ⅰ、在砌体墙上施加竖向恒定荷载，以模拟砌体墙上部的荷载效应；
Ⅱ、测量并计算出砌体墙的水平投影面积A；
Ⅲ、在砌体墙一侧下部设置第一反力装置；
Ⅳ、紧贴砌体墙另一侧设置竖向的刚性梁，并在刚性梁下部外侧设置第二反力装置；
Ⅴ、对刚性梁上部向砌体墙体逐级递增施加水平力，直至砌体墙发生剪切破坏，此时破坏前一级施加的水平力记为剪切破坏力F；
Ⅵ、用砌体墙破坏时的水平力F除以砌体墙的水平投影面积A，获得抗剪强度，记为fv＝F/A。
在本发明的一个实施例中，步骤Ⅴ包括以下步骤：
预估墙体能承受的水平荷载，对所述刚性梁上部向所述砌体墙施加小于预估水平荷载的第一级水平力F1，若持荷静置一段预设时间后砌体墙无变化，则与加载速度一样的卸载速度撤销水平力F1并使砌体墙静置第二预设时间后，再对刚性梁上部向砌体墙施加下一级水平力F2，F2比F1的数值大一个等级，并继续逐级加载重复上述步骤，直至施加至水平力Fk+1时砌体墙发生剪切破坏即停止，k为正整数，将前一级施加的水平力Fk记为F。
在本发明的一个实施例中，第一预设时间为2A/A＇～30A/A＇min，第二预设时间为15A/A＇～30A/A＇min，其中A＇为标准面积，为常数；当k＝1时，Fk＝F1＝0.1Afv＇，其中fv＇为砌体墙的最低抗剪标准；每级加载值不大于预估破坏荷载的20％，加载到预估破坏荷载的90％后，每级加载值不大于预估破坏荷载的5％。
在本发明的一个实施例中，步骤Ⅰ包括以下步骤：
砌筑砌体墙并进行养护至工作龄期；
在砌体墙上部铺一层厚湿砂子或石膏垫层；
在垫层上安装一刚性梁；
计算砌体墙顶部承担的最大荷载效应并预估砌体墙能承受的水平荷载；
在刚性梁上施加竖向最大荷载效应，并保持恒载；
在本发明的一个实施例中，在步骤Ⅳ中还包括：
在刚性梁与砌体墙的侧面之间铺设垫层，使刚性梁与砌体墙严密贴合。
为实现上述目的，本发明又采用的技术方案是：提供一种砌体拟静力水平抗剪试验设备，包括第一反力装置、刚性梁、第二反力装置、施力装置和刚性梁，第一反力装置用于设在砌体墙一侧下部；刚性梁用于设在砌体墙另一侧，且与砌体墙侧边贴紧；第二反力装置设在刚性梁外侧，用于对刚性梁进行限位；施力装置设在刚性梁上部外侧，用于向刚性梁上部施加水平力；刚性梁用于设在砌体墙上部，以模拟砌体墙上部的工作荷载。
在本发明的一个实施例中，还包括反力连梁、加载梁和上部荷载连梁，反力连梁下部与工作面连接；加载梁设在刚性梁的上方，与上部荷载连梁上部连接，下部设有竖向设置且与刚性梁连接的加载油缸；上部荷载连梁下部与反力连梁连接，上部与加载梁连接。
在本发明的一个实施例中，加载油缸下端与刚性梁沿水平方向滑动连接，加载梁与刚性梁平行设置。
在本发明的一个实施例中，施力装置包括施力油缸、斜撑梁和施力连梁，施力油缸水平设置，且一端与刚性梁连接；斜撑梁一端与施力油缸另一端连接；施力连梁与斜撑梁另一端连接，且用于与工作面抵接。
在本发明的一个实施例中，施力油缸与刚性梁沿竖向滑动连接。
本发明提供的砌体拟静力水平抗剪试验方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明先模拟砌体墙的工作荷载，再利用第一反力装置对砌体墙进行限位，又利用刚性梁和第二反力装置配合对砌体墙整体一侧逐级施加水平剪力，最终获得砌体墙破坏时的剪力并计算得到抗剪强度，从而能够在整体上实现对砌体墙抗剪性能的试验，获得真实的试验结果。
本发明提供的砌体墙水平抗剪试验设备的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过第一反力装置、刚性梁、第二反力装置、施力装置和刚性梁的配合，利用刚性梁对砌体墙施加工作荷载，再利用第一反力装置对砌体墙进行限位，又利用刚性梁和第二反力装置配合对砌体墙整体一侧逐级施加水平剪力，最终获得砌体墙破坏时的剪力并计算得到抗剪强度，从而能够在整体上实现对砌体墙抗剪性能的试验，获得真实的试验结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的砌体拟静力水平抗剪试验方法的工作状态示意图；
图2为本发明一种实施例提供的砌体拟静力水平抗剪试验设备的在使用状态下的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
10、砌体墙；20、第一反力装置；30、刚性梁；40、第二反力装置；
50、施力装置；51、施力油缸；52、斜撑梁；53、施力连梁；
60、刚性梁；70、反力连梁；71、第一伸缩节结构；
80、上部荷载连梁；90、加载梁；91加载油缸。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现对本发明提供的一种砌体拟静力水平抗剪试验方法及设备进行说明。
请参阅图1，本发明提供的砌体拟静力水平抗剪试验方法，包括以下步骤：
Ⅰ、在砌体墙10上施加竖向恒定荷载，以模拟砌体墙10上部的荷载效应；
Ⅱ、测量并计算出砌体墙10的水平投影面积A；
Ⅲ、在砌体墙10一侧下部设置第一反力装置20；
Ⅳ、紧贴砌体墙10另一侧设置竖向的刚性梁30，并在刚性梁30下部外侧设置第二反力装置40；
Ⅴ、对刚性梁30上部向砌体墙体10逐级递增施加水平力，直至砌体墙10发生剪切破坏，此时破坏前一级施加的水平力记为剪切破坏力F；
Ⅵ、用砌体墙10破坏时的水平力F除以砌体墙10的水平投影面积A，获得抗剪强度，记为fv＝F/A。
上述的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ仅作为步骤的编号或代号，不限定各步骤的先后顺序。
本发明提供的砌体拟静力水平抗剪试验方法，与现有技术相比，先模拟砌体墙10的工作荷载，再利用第一反力装置20对砌体墙10进行限位，又利用刚性梁30和第二反力装置40配合对砌体墙10整体一侧逐级施加水平剪力，最终获得砌体墙10破坏时的剪力并计算得到抗剪强度，从而能够在整体上实现对砌体墙抗剪性能的试验，获得真实的试验结果。
作为本发明提供的砌体拟静力水平抗剪试验方法的一种具体实施方式，步骤Ⅴ包括以下步骤：
预估墙体能承受的水平荷载，对所述刚性梁30上部向所述砌体墙10施加小于预估水平荷载的第一级水平力F1，若持荷静置一段预设时间后砌体墙10无变化，则与加载速度一样的卸载速度撤销水平力F1并使砌体墙10静置第二预设时间后，再对刚性梁30上部向砌体墙10施加下一级水平力F2，F2比F1的数值大一个等级，并继续逐级加载重复上述步骤，直至施加至水平力Fk+1时砌体墙10发生剪切破坏即停止，k为正整数，将前一级施加的水平力Fk记为F。
作为本发明提供的砌体拟静力水平抗剪试验方法的一种具体实施方式，第一预设时间为2A/A＇～30A/A＇min，第二预设时间为15A/A＇～30A/A＇min，其中A＇为标准面积，为常数；当k＝1时，Fk＝F1＝0.1Afv＇，其中fv＇为砌体墙10的最低抗剪标准；每级加载值不大于预估破坏荷载的20％，加载到预估破坏荷载的90％后，每级加载值不大于预估破坏荷载的5％。
作为本发明提供的砌体拟静力水平抗剪试验方法的一种具体实施方式，步骤Ⅰ包括以下步骤：
砌筑砌体墙10并进行养护28天以上至工作龄期；
在砌体墙10上部铺一层10mm厚湿砂子或石膏垫层；
在垫层上安装一刚性梁60，以保证施加在砌体墙10上的荷载更加均匀；
计算砌体墙10顶部承担的最大荷载效应并预估砌体墙10能承受的水平荷载；
在刚性梁60上施加竖向最大荷载效应，并保持恒载。
作为本发明提供的砌体拟静力水平抗剪试验方法的一种具体实施方式，在步骤Ⅳ中还包括：
在刚性梁30与砌体墙10的侧面之间铺设湿细砂或石膏等材料的垫层，使刚性梁30与砌体墙10严密贴合。
请参阅图1和图2，本发明又采用的技术方案是：提供一种砌体拟静力水平抗剪试验设备，包括第一反力装置20、刚性梁30、第二反力装置40、施力装置50和刚性梁60，第一反力装置20用于设在砌体墙10一侧下部；刚性梁30用于设在砌体墙10另一侧，且与砌体墙10侧边贴紧；第二反力装置40设在刚性梁30外侧，用于对刚性梁30进行限位；施力装置50设在刚性梁30上部外侧，用于向刚性梁30上部施加水平力；刚性梁60用于设在砌体墙10上部，以模拟砌体墙10上部的工作荷载。
本发明提供的砌体拟静力水平抗剪试验设备，与现有技术相比，通过第一反力装置20、刚性梁30、第二反力装置40、施力装置50和刚性梁60的配合，利用刚性梁60对砌体墙10施加工作荷载，再利用第一反力装置20对砌体墙10进行限位，又利用刚性梁30和第二反力装置40配合对砌体墙10整体一侧逐级施加水平剪力，最终获得砌体墙10破坏时的剪力并计算得到抗剪强度，从而能够在整体上实现对砌体墙抗剪性能的试验，获得真实的试验结果。
请参阅图2，作为本发明提供的砌体拟静力水平抗剪试验方法的一种具体实施方式，在本发明的一个实施例中，还包括反力连梁70、加载梁90和上部荷载连梁80，反力连梁70下部用于与工作面连接，加载梁90设在刚性梁60的上方，与上部荷载连梁80上部连接，下部设有竖向设置且与刚性梁60连接的加载油缸91；上部荷载连梁80下部与反力连梁70连接，上部与加载梁90连接。加载油缸91下端与刚性梁60沿水平方向滑动连接，加载梁90与刚性梁60平行设置。
请参阅图2，作为本发明提供的砌体拟静力水平抗剪试验方法的一种具体实施方式，施力装置50包括施力油缸51、斜撑梁52和施力连梁53，施力油缸51水平设置，且一端与刚性梁30连接；斜撑梁52一端与施力油缸51另一端连接；施力连梁53与斜撑梁52另一端连接，且用于与工作面抵接。施力油缸51与刚性梁30沿竖向滑动连接。
以上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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种砌体拟静力水平抗剪试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
Ⅰ、在砌体墙(10)上施加竖向恒定荷载，以模拟砌体墙(10)上部的荷载效应；
Ⅱ、测量并计算出所述砌体墙(10)的水平投影面积A；
Ⅲ、在所述砌体墙(10)一侧下部设置第一反力装置(20)；
Ⅳ、紧贴所述砌体墙(10)另一侧设置竖向的刚性梁(30)，并在刚性梁(30)下部外侧设置第二反力装置(40)；
Ⅴ、对所述刚性梁(30)上部向所述砌体墙体(10)逐级递增施加水平力，直至所述砌体墙(10)发生剪切破坏，此时破坏前一级施加的水平力记为剪切破坏力F；
Ⅵ、用所述砌体墙(10)破坏时的水平力F除以所述砌体墙(10)的水平投影面积A，获得抗剪强度，记为fv＝F/A。
2.如权利要求1所述的砌体拟静力水平抗剪试验方法，其特征在于，所述步骤Ⅴ包括以下步骤：
预估墙体能承受的水平荷载，对所述刚性梁(30)上部向所述砌体墙(10)施加小于预估水平荷载的第一级水平力F1，若持荷静置一段预设时间后所述砌体墙(10)无变化，则与加载速度一样的卸载速度撤销水平力F1并使所述砌体墙(10)静置第二预设时间后，再对所述刚性梁(30)上部向所述砌体墙(10)施加下一级水平力F2，F2比F1的数值大一个等级，并继续逐级加载重复上述步骤，直至施加至水平力Fk+1时所述砌体墙(10)发生剪切破坏即停止，k为正整数，将前一级施加的水平力Fk记为F。
3.如权利要求2所述的砌体墙砌体拟静力水平抗剪试验方法，其特征在于：所述第一预设时间为2A/A＇～30A/A＇min，所述第二预设时间为15A/A＇～30A/A＇min，其中A＇为标准面积，为常数；当k＝1时，Fk＝F1＝0.1Afv＇，其中fv＇为所述砌体墙(10)的最低抗剪标准；每级加载值不大于预估破坏荷载的20％，加载到预估破坏荷载的90％后，每级加载值不大于预估破坏荷载的5％。
4.如权利要求1所述的砌体拟静力水平抗剪试验方法，其特征在于：所述步骤Ⅰ包括以下步骤：
砌筑所述砌体墙(10)并进行养护至工作龄期；
在砌体墙(10)上部铺一层厚湿砂子或石膏垫层；
在垫层上安装一刚性梁(60)；
计算所述砌体墙(10)顶部承担的最大荷载效应并预估砌体墙(10)能承受的水平荷载；
在刚性梁(60)上施加竖向最大荷载效应，并保持恒载；
在所述步骤Ⅳ中还包括：
在所述刚性梁(30)与所述砌体墙(10)的侧面之间铺设垫层，使所述刚性梁(30)与所述砌体墙(10)严密贴合。
5.一种砌体拟静力水平抗剪试验设备，其特征在于，包括：
第一反力装置(20)，用于设在砌体墙(10)一侧下部；
刚性梁(30)，用于设在所述砌体墙(10)另一侧，且与所述砌体墙(10)侧边贴紧；
第二反力装置(40)，设在所述刚性梁(30)外侧，用于对所述刚性梁(30)进行限位；
施力装置(50)，设在所述所述刚性梁(30)上部外侧，用于向所述刚性梁(30)上部施加水平力；以及
刚性梁(60)，用于设在所述砌体墙(10)上部，以模拟砌体墙(10)上部的工作荷载。
6.如权利要求5所述的砌体拟静力水平抗剪试验设备，其特征在于，还包括：
反力连梁(70)，下部用于与工作面连接；以及
加载梁(90)，设在所述刚性梁(60)的上方，与所述上部荷载连梁(80)上部连接，下部设有竖向设置且与所述刚性梁(60)连接的加载油缸(91)；
上部荷载连梁(80)，下部与所述反力连梁(70)连接，上部与所述加载梁(90)连接。
7.如权利要求6所述的砌体拟静力水平抗剪试验设备，其特征在于：所述加载油缸(91)下端与所述刚性梁(60)沿水平方向滑动连接。
8.如权利要求6所述的砌体拟静力水平抗剪试验设备，其特征在于，所述加载梁(90)与所述刚性梁(60)平行设置。
9.如权利要求5所述的砌体拟静力水平抗剪试验设备，其特征在于，所述施力装置(50)包括：
施力油缸(51)，水平设置，且一端与所述刚性梁(30)连接；
斜撑梁(52)，一端与所述施力油缸(51)另一端连接；以及
施力连梁(53)，与所述斜撑梁(52)另一端连接，且用于与工作面抵接。
10.如权利要求9所述的砌体拟静力水平抗剪试验设备，其特征在于，所述施力油缸(51)与所述刚性梁(30)沿竖向滑动连接。
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