CN112326461A - 一种装配式连接件抗剪性能试验装置 - Google Patents

一种装配式连接件抗剪性能试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种装配式连接件抗剪性能试验装置,包括反力架,测量装置,加载装置和连接件,其中连接件包括连接座和杆件,反力架一侧端部设置为固定端,用于固定连接件的连接座,测量装置竖向安装在固定端上,位于连接件一侧,加载装置悬挂于杆件端部,向加载装置添加配重测试连接件,连接件承受加载装置向下作用力,通过配重增加逐步测试连接件抗剪性能,加载装置下方地面上安装缓冲装置,使得测试过程更加安全。本发明为装配式连接件抗剪性能试验提供了一种有效的测试装置,可测量出连接件的极限抗剪承载力、竖向有效位移及其它性能参数,具有相对简单且易操作的优点。

Description

一种装配式连接件抗剪性能试验装置
技术领域
本发明属于土木工程领域,具体涉及一种装配式连接件抗剪性能试验装置。
背景技术
连接件是保证装配式建筑结构组合梁中钢梁和混凝土翼板协同作用的关键构件。钢梁与混凝土材料通过合理搭配,并通过连接件将两者完美无缝结合为组合整体协同工作。从而可充分发挥两种材料的各自优势和特性,提高构件或结构的整体受力性能,而且还可大大提高装配速度和装配质量,降低劳动强度和工程成本,有利于使装配式建筑结构经济效益和社会效益实现最大化。
现有的试验研究方法一般有两种:梁式试验和推出试验。二者均以整体试件为研究对象,分析其中连接件的抗剪性能。由于连接件对所连接的混凝土部分和钢梁部分对于装配式建筑整体构件或结构来说,发挥着不可忽视的作用及影响。诸如:混凝土标号及钢材型号、混凝土浇筑及养护方式、混凝土与连接件的粘结强度、埋置长细比、连接件的多少及位置等等。诸上各因素在试验过程中存在有大量不可控的因素且不可忽略,可见测得的结果其收敛性存在有不足。可见,试验很难获取连接件对装配式构件或结构的独立贡献情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种装配式可单独测试连接件抗剪性能的试验装置,利用逐级加载配重砝码的方式,通过刻度尺直观查看连接件抗剪性能。
本发明解决其技术问题所采用的方案是:一种装配式连接件抗剪性能试验装置,包括反力架,测量装置,加载装置和连接件,其中连接件包括连接座和杆件,反力架一侧端部设置为固定端,用于固定连接件的连接座,测量装置竖向安装在固定端上,位于连接件一侧,所述测量装置包括磁力表架,滑槽,刻度尺和指针,其中指针尾端设置滑块,所述磁力表架上安装滑槽,滑槽一侧固定刻度尺,指针通过尾端滑块安装在滑槽内,指针平行于磁力表架,经过刻度尺上方,指针尖端置于连接件的杆件上方,与杆件接触,加载装置悬挂于杆件端部,向加载装置添加配重测试连接件,连接件承受加载装置向下作用力,通过配重增加逐步测试连接件抗剪性能。
进一步,所述反力架包括横梁,立柱,底座,安装板和锁紧件,所述底座上方安装立柱,立柱顶端固定横梁,横梁的端部设置安装板,锁紧件固定在安装板上,通过锁紧件将连接件的连接座固定在安装板上。
进一步,所述加载装置包括悬挂绳,装载篮和配重砝码,所述悬挂绳上端连接连接件端部,悬挂绳下端连接装载篮,装载篮用于承装配重砝码。
进一步,所述锁紧件包括螺栓和锁紧螺母,多个螺栓均匀焊接在安装板上,螺栓上匹配安装锁紧螺栓。
进一步,所述底座四个角安装有可调节支撑脚。
进一步,所述装配式连接件抗剪性能试验装置还包括缓冲装置,加载装置下方地面上安装缓冲装置。
进一步,所述横梁,立柱和底座采用工字钢制作。
本发明的有益效果
本发明为研究独立的连接件提供了一种有效的加载装置,可获得连接件各个时刻的抗剪承载力及其对应的垂直方向上的相对有效位移,还可得到独立连接件的抗剪极限承载力及其相对位移,而且还能充分分析独立连接件的抗剪性能,为分析连接件对装配式构件或结构的参与贡献率服务。为测量连接件极限抗剪承载力和竖向有效变形提供了一种新的检测方法,且此试验装置构造可靠,操作方便,数据易采集,具有极强的可行性。
本发明可采用相对简单易操作的试验装置得到有效的实验数据,同时可不用考虑装配式连接件两侧混凝土及钢梁的影响,所测数据具有统一性、对比性。本实验装置不仅可测量单个装配式连接件的抗剪性能,在保证规范及要求的情况下也可测量多个装配式连接件的抗剪性能,具有较强的适用性。
附图说明
图1:实用型连接件承载力实验装置侧视图。
图2:实用型连接件承载力实验装置正视图。
图3:固定装置侧视图。
图4:固定装置正视图。
图5:测量装置侧视图。
图6:测量装置正试图。
图7:实用型连接件承载力实验装置搭配缓冲装置侧视图。
图8:测量装置另一种实施例剖面图。
图中标号:反力架1,测量装置2,加载装置3,连接件4,缓冲装置5,横梁11,立柱12,底座13,安装板14,锁紧件15,磁力表架21,滑槽22,刻度尺23,指针24,悬挂绳31,装载篮32,卡针201,滑块202,螺栓203。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明详细说明。
实施例1:现有的连接件抗剪性能试验方法多采用梁式试验和推出试验。二者均以整体试件为研究对象,分析其中连接件的抗剪性能。由于连接件对所连接的混凝土部分和钢梁部分对于装配式建筑整体构件或结构来说,发挥着不可忽视的作用及影响。诸如:混凝土标号及钢材型号、混凝土浇筑及养护方式、混凝土与连接件的粘结强度、埋置长细比、连接件的多少及位置等等。诸上各因素在试验过程中存在有大量不可控的因素且不可忽略,可见测得的结果其收敛性存在有不足。可见,试验很难获取连接件对装配式构件或结构的独立贡献情况。
针对上述实验测试方法中存在的问题及不便,本发明提供了如图1所示的一种装配式连接件抗剪性能试验装置,包括反力架1,测量装置2,加载装置3和连接件4,其中连接件4包括连接座和杆件,反力架1一侧端部设置为固定端,用于固定连接件4的连接座,测量装置2竖向安装在固定端上,位于连接件4一侧,如图5和图6所述测量装置2包括磁力表架21,滑槽22,刻度尺23和指针24,其中指针24尾端设置滑块,所述磁力表架21上安装滑槽22,滑槽22一侧固定刻度尺23,指针24通过尾端滑块安装在滑槽22内,指针24平行于磁力表架21,经过刻度尺23上方,指针24尖端置于连接件4的杆件上方,与杆件接触,加载装置3悬挂于杆件端部,向加载装置3添加配重测试连接件4。
如图3所述反力架1包括横梁11,立柱12,底座13,安装板14和锁紧件15,所述底座13上方安装立柱12,立柱12顶端固定横梁11,横梁11的端部设置安装板14,锁紧件15固定在安装板14上,通过锁紧件15将连接件4的连接座固定在安装板14上。
如图2所述加载装置3包括悬挂绳31,装载篮32和配重砝码,所述悬挂绳31上端连接连接件4端部,悬挂绳31下端连接装载篮32,装载篮32用于承装配重砝码。
具体实施方式如下:
将横梁11,立柱12,底座13,安装板14采用螺栓连接方式组合在一起,不允许发生任何的倾覆或歪斜,确保反力架整体稳定且可靠;将连接件与反力架横梁11端部的安装板通过锁紧件15连接固定;将加载装置3整体悬挂于连接件4的外端部;将滑槽22,刻度尺23和指针24固定在磁力表架21上,再将磁力表架21吸附于连接件4试件的连接座上,调整指针24使其指向连接件4的外端部上方,当连接件4在加载装置3的拉拽作用下发生形变,指针24在重力作用下随着连接件4的形变下滑,通过指针24读取刻度变化,以便实时观测连接件4产生的竖向有效位移。
试验加载采用配重砝码进行逐级加载,将配重砝码按照预先排放位置轻轻逐级放入加载装置3的装置,观察连接件4是否在垂直方向产生竖向位移。同时观察指针24是否发生移动,并实时记录指针24在刻度尺23上的读数及连接件4竖向变形情况,两次施加荷载应间隔3分钟左右。加载至中后期,连接件4的相对位移变化较大,可采用小规格的配重砝码进行小幅度控制级进行加载,并实时记录试验过程中观察到的试验现象及试验数据,直至连接件4破坏为止。
实施例2:如图3所示锁紧件15为焊接在安装板14上螺栓,连接件4的连接座在对应螺栓的位置设置通孔,将连接件4的连接座套装在螺栓上,使用配套的弹簧垫片和螺母将连接件4固定在反力架1的端部。
反力架的底座13底部四个角安装可调节支撑脚,由于连接件通常抗剪能力较强,所述的反力架1需要能过稳固的放置在地面上。
然而在实际使用过程中,很难保证地面能够达到完全的平整,而本试验装置又需要能够保持水平摆放状态,因此在装置底座13上加装可调节支撑脚,用于保持装配式连接件抗剪性能试验装置处于平衡状态。该试验装置因为采用悬挂式测试方法,装置处于水平状态能够更好的测试和观察连接件4在竖直方向上的位移,同时装置处于水平位置时,可以避免装载配重过大倾覆的问题。
在水平状态下反力架1固定的连接件4挂装的加载装置3,加载装置加装的配重砝码等载重物在重力作用下,其受力方向保持在垂直向下能够更有效地的将施加的力传递到连接件4上。并且仅竖直向下的方向上受力,装置在地面放置的稳定性也大大增加,避免了装配式连接件抗剪性能试验装置在连接加载装置时会受到不必要的方向受力,造成的装置在使用过程的不稳定。
实施例3:所述反力架1包括的横梁11,立柱12和底座13,采用高强度的工字钢制作。工字钢是一种断面力学性能更为优良的经济型断面钢材,具有翼缘宽,侧向刚度大,抗弯能力强。翼缘两表面相互平行使得连接、加工、安装简便。与一般型钢相比,成本低,精度高,残余应力小,无需昂贵的焊接材料和焊缝检测,节约钢结构制作成本30%左右。相同截面负荷下,热轧H钢结构比传统结构重量减轻15%-20%。与砼结构相比,工字钢结构可增大6%的使用面积,而结构自重减轻20%一30%,减少结构设计内力。工字钢可加工成T型钢,蜂窝梁可经组合形成各种截面形式,极大满足工程设计与制作需求。
采用工字钢能够在完成反力架4要求强度的前提下,节省测试装置成本。
实施例4:如图8所示的测量装置2,包括卡针201,滑块202和螺栓203,所述滑块202竖向贯穿有圆形通孔,横向中间位置设置方形通孔,螺栓203套装在竖向的圆形通孔内,通过横向的方形通孔在螺栓203中间安装卡簧,将螺栓203安装在滑块202上,螺栓203露出在滑块外侧的端部具有相反的螺纹,卡针201的尾端设置有与螺栓203两端螺纹相匹配的螺纹孔,通过螺纹孔将一组卡针201安装在螺栓203两端,滑块202外侧面上安装指针,通过指针读取刻度。
使用时将连接件4置于卡针201中间,转动螺栓203使两端的卡针201相向移动能够卡在连接件4上下两侧,连接件4在测试过程中发生形变,带动卡针201,滑块202和螺栓203同步移动,通过滑块202上的指针查看连接件4形变程度。
实施例5:在前述实施例的基础上,如图7所示在加载装置3下方增设缓冲装备5,所述缓冲装置5采用柔性的缓冲胶垫或是其他能够有效降低跌落冲击的装置和材料,避免连接件4试件后期破坏导致连接件试件和加载装置掉落,可起到保护试验相关人员和试验装置的作用。
连接件4通常承载能力较强,为了能够有效测出连接件的抗剪力,施加的荷载重量较大,尤其是在检测时为了能够检测连接件极限能力,荷载需要达到或接近连接件极限承重,因此对于连接件超过承载力发生损坏的情况同样需要多加关注。
在加载装置3下方设置缓冲装备5,在不断增加加载装置3的重量的情况下,一旦连接件4因为承载能力超过极限断裂,下方的缓冲装置5能够在加载装置3掉落至缓冲装置5上降低掉落的冲击力,同时缓冲装置可以承接掉落的承载装置避免掉落时造成危险。
实施例6:根据测量需求可以一次性在反力架上固定多个连接件用来测试。
综上所述,采用本发明试验装置及试验测试方法,可以有效地获得连接件各个时刻的抗剪承载力及其对应的垂直方向上的相对有效位移,还可得到独立连接件的抗剪极限承载力及其相对位移,而且还能充分分析独立连接件的抗剪性能,为分析连接件对装配式构件或结构的参与贡献率服务。另外,还可用来分析混凝土、连接件及钢部件等组合构件及结构相互之间的协调工作性能等。因此,本发明试验装置及试验测试方法可为更好地研究连接件的力学性能提供一种新的思路和途径,获得的试验结果可为连接件在装配式构件及结构中的应用和推广提供重要依据和参考,具有积极的研究及工程意义。

Claims (7)

1.一种装配式连接件抗剪性能试验装置,其特征在于,包括反力架(1),测量装置(2),加载装置(3)和连接件(4),其中连接件(4)包括连接座和杆件,反力架(1)一侧端部设置为固定端,用于固定连接件(4)的连接座,测量装置(2)竖向安装在固定端上,位于连接件(4)一侧,所述测量装置(2)包括磁力表架(21),滑槽(22),刻度尺(23)和指针(24),其中指针(24)尾端设置滑块,所述磁力表架(21)上安装滑槽(22),滑槽(22)一侧固定刻度尺(23),指针(24)通过尾端滑块安装在滑槽(22)内,指针(24)平行于磁力表架(21),经过刻度尺(23)上方,指针(24)尖端置于连接件(4)的杆件上侧,与杆件接触,加载装置(3)悬挂于杆件端部,向加载装置(3)添加配重测试连接件(4)。
2.根据权利要求1所述的一种装配式连接件抗剪性能试验装置,其特征在于,所述反力架(1)包括横梁(11),立柱(12),底座(13),安装板(14)和锁紧件(15),所述底座(13)上方安装立柱(12),立柱(12)顶端固定横梁(11),横梁(11)的端部设置安装板(14),锁紧件(15)固定在安装板(14)上,通过锁紧件(15)将连接件(4)的连接座固定在安装板(14)上。
3.根据权利要求1所述的一种装配式连接件抗剪性能试验装置,其特征在于,所述加载装置(3)包括悬挂绳(31),装载篮(32)和配重砝码,所述悬挂绳(31)上端连接连接件(4)端部,悬挂绳(31)下端连接装载篮(32),装载篮(32)用于承装配重砝码。
4.根据权利要求1所述的一种装配式连接件抗剪性能试验装置,其特征在于,所述锁紧件(15)包括螺栓和锁紧螺母,多个螺栓均匀焊接在安装板(14)上,螺栓上匹配安装锁紧螺栓。
5.根据权利要求1所述的一种装配式连接件抗剪性能试验装置,其特征在于,所述底座(13)四个角安装有可调节支撑脚。
6.根据权利要求1所述的一种装配式连接件抗剪性能试验装置,其特征在于,所述用型连接件承载力实验装置还包括缓冲装置(5),加载装置(3)下方地面上安装缓冲装置(5)。
7.根据权利要求1所述的一种装配式连接件抗剪性能试验装置,其特征在于,所述横梁(11),立柱(12)和底座(13)采用工字钢制作。
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