CN113668623A - 装配式杯槽连接节点力学性能试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配式杯槽连接节点力学性能试验装置及方法，该试验装置包括：顶部设有杯形槽的基础结构；底部插置于所述杯形槽内的预制墙板；浇筑形成于所述杯形槽内并固定连接所述预制墙板和所述基础结构的连接结构；支设于邻近所述基础结构的结构上并与所述预制墙板的顶部相对应设置的动力加载机构，所述动力加载机构可对所述预制墙板施加顶推力。本发明的试验装置能够在室内对杯槽连接节点的受力性能进行真实的试验，利用动力加载机构对预制墙板施加顶推力，并检测连接结构及预制墙板的受力性能，得到装配式杯槽连接节点的实际受力情况，为装配式杯槽节点的应用提供理论支撑。

Description

装配式杯槽连接节点力学性能试验装置及方法

技术领域

本发明涉及管廊施工工程领域，特指一种装配式杯槽连接节点力学性能试验装置及方法。

背景技术

城市地下综合管廊装配式杯槽连接节点用于连接综合管廊的现浇底板和侧墙板，利用杯形槽实现预制的侧墙板和现浇底板的连接，避免了预留钢筋的连接施工，简化现场施工，提高施工效率。

目前对于无钢筋连接的装配式杯槽连接节点受力性能的研究多通过数值模拟分析，相关室内试验较少，而数值模拟为建模方便和计算收敛，对结构会相应的进行简化处理，使得数值模拟分析难以准确的反映杯槽节点的实际受力性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种装配式杯槽连接节点力学性能试验装置及方法，解决现有的数值模拟分析因简化处理而使得其结果难以反映杯槽节点的实际受力性能的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种装配式杯槽连接节点力学性能试验装置，包括：

顶部设有杯形槽的基础结构；

底部插置于所述杯形槽内的预制墙板；

浇筑形成于所述杯形槽内并固定连接所述预制墙板和所述基础结构的连接结构；以及

支设于邻近所述基础结构的结构上并与所述预制墙板的顶部相对应设置的动力加载机构，所述动力加载机构可对所述预制墙板施加顶推力。

本发明的试验装置能够在室内对杯槽连接节点的受力性能进行真实的试验，利用动力加载机构对预制墙板施加顶推力，并检测连接结构及预制墙板的受力性能，得到装配式杯槽连接节点的实际受力情况，为装配式杯槽节点的应用提供理论支撑。

本发明装配式杯槽连接节点力学性能试验装置的进一步改进在于，所述预制墙板上远离所述动力加载机构的一侧面设有第一水平位移计，所述第一水平位移计与所述动力加载机构相对应设置。

本发明装配式杯槽连接节点力学性能试验装置的进一步改进在于，所述基础结构有多个，且各所述基础结构上形成的杯形槽的尺寸不同。

本发明装配式杯槽连接节点力学性能试验装置的进一步改进在于，所述预制墙板的内部设有墙钢筋，所述墙钢筋的底部设有第一应变计。

本发明装配式杯槽连接节点力学性能试验装置的进一步改进在于，所述基础结构的内部设有基础钢筋，所述基础钢筋靠近所述杯形槽的槽壁设有第二应变计。

本发明还提供了一种利用上述的试验装置的试验方法，包括如下步骤：

将所述基础结构固定于承载面上；

启动所述动力加载机构对所述预制墙板施加顶推力，并对所施加的顶推力逐级地进行加载；以及

记录所述动力加载机构施加的顶推力的大小、预制墙板的位移情况以及预制墙板的裂缝情况。

本发明的试验方法的进一步改进在于，还包括：

于所述预制墙板的表面涂刷腻子粉，干燥后于所述预制墙板的表面绘制网格线；

在所述预制墙板发生开裂时，利用网格线测得裂缝的位置及裂缝的尺寸。

本发明的试验方法的进一步改进在于，对所述预制墙板施加顶推力时，控制每级顶推力的加载施加不少于10分钟。

本发明的试验方法的进一步改进在于，还包括：制作预制墙板时，于预制墙板的墙钢筋的底部设置第一应变计，将所述第一应变计粘贴固定在所述墙钢筋上。

本发明的试验方法的进一步改进在于，还包括：

于所述基础结构的顶面设置位于所述预制墙板两侧的竖向位移计；

通过所述竖向位移计检测所述基础结构的竖向位移。

附图说明

图1为本发明装配式杯槽连接节点力学性能试验装置的结构示意图。

图2为本发明装配式杯槽连接节点力学性能试验装置及方法中杯槽连接节点的结构示意图。

图3为图2所示的杯槽连接节点的配筋结构示意图。

图4为本发明装配式杯槽连接节点力学性能试验装置所进行验证的杯槽连接节点应用于管廊结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种装配式杯槽连接节点力学性能试验装置及方法，实现在室内进行杯槽连接节点的力学性能试验，验证杯槽连接节点处的受力性能，为装配式杯槽节点的应用提供理论支撑。通过试验能够测试节点及构件的开裂荷载、屈服荷载、裂缝出现荷载、极限荷载及对应的位移，能够为杯槽连接节点的设计提供支持。下面结合附图对本发明装配式杯槽连接节点力学性能试验装置及方法进行说明。

参阅图1，显示了本发明装配式杯槽连接节点力学性能试验装置的结构示意图。下面结合图1，对本发明装配式杯槽连接节点力学性能试验装置进行说明。

如图1所示，本发明的装配式杯槽连接节点力学性能试验装置包括基础结构21、预制墙板22、连接结构23以及动力加载机构24，基础结构21的顶部设有杯形槽211，预制墙板22的底部插置于杯形槽211内，连接结构23用于连接预制墙板22和基础结构21，该连接结构23浇筑形成在杯形槽211内，通过现浇形成的连接结构23将预制墙板22和基础结构21连接在一起，从而就构成了杯槽连接节点。动力加载机构24支设于邻近的基础结构21的结构11上，该动力加载机构24与预制墙板22的顶部相对应设置，该动力加载机构24可对预制墙板22施加顶推力。

在进行试验时，将基础结构21固定在承载面10上，进而利用动力加载机构24对预制墙板22施加顶推力，利用施加的顶推力来验证连接结构23处的结构强度，以及验证基础结构21和预制墙板22的结构强度，不断的加大顶推力，直至杯槽连接节点、基础结构及预制墙板被破坏，记录该极限荷载，并记录动力加载机构施加的顶推力的大小、预制墙板的位移情况以及预制墙板的裂缝情况，为杯槽连接节点的设计提供理论支撑。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1所示，预制墙板22上远离动力加载机构24的一侧面上设有第一水平位移计251，通过该第一水平位移计251与动力加载机构24相对应设置。利用第一水平位移计251实时检测预制墙板22的位移量。

进一步地，动力加载机构24为液压伺服作动器，端部抵靠在预制墙板22对应的侧面。

在进步一地，在预制墙板22对应动力加载机构24的侧面设置有均载板241，该均载板241贴设固定在预制墙板22上，动力加载机构24的端部抵靠在均载板241上，通过均载板241将顶推力传递给预制墙板22。均载板的设置能够使得顶推力均匀的加载到预制墙板22上，避免单点集中受力的现象发生。较佳地，均载板241设有两个，分别设于预制墙板22相对的两侧，两个均载板241通过对拉螺栓紧固连接在预制墙板22上。此时，第一水平位移计251安装在对应的均载板241上。

在本发明的一种具体实施方式中，如图2所示，基础结构21有多个，且各基础结构21上形成的杯形槽211的尺寸不同。相应地，预制墙板22的数量也与基础结构21的数量相一致，从而形成了多个不同尺寸的杯槽连接节点结构，可以得到对应的力学性能。

杯形槽211的上槽壁的厚度为L1，下槽壁的厚度为L2，深度为H2，基础结构21的高度为H1。在进行力学性能试验时，设计多组试验杯槽连接节点，第一组的L1为180mm，L2为200mm，H2为300mm，H1为650mm；第二组的L1为120mm，L2为140mm，H2为300mm，H1为650mm；第三组的L1为180mm，L2为200mm，H2为150mm，H1为450mm。预制墙板22的厚度为300mm，宽度为800mm，露出基础结构21顶面的部分高度为1500mm。

在本发明的一种具体实施方式中，如图3所示，预制墙板22的内部设有墙钢筋221，该墙钢筋211的底部设有第一应变计261，该第一应变计261设于杯形槽211内。较佳地，预制墙板22内部的墙钢筋221有纵筋和横筋，在设置第一应变计261时，将第一应变计261设于纵筋上。又佳地，第一应变计261设有多个，间隔的布设在墙钢筋221上。其中有的第一应变计261对应设于杯形槽211的中部，有的第一应变计261设于杯形槽211的槽口处。通过设置的第一应变计检测墙钢筋的受力情况，第一应变计261设于预制墙板22靠近动力加载机构24的一侧。

在本发明的一种具体实施方式中，如图3所示，基础结构21的内部设有基础钢筋213，基础钢筋213靠近杯形槽211的槽壁设有第二应变计262。较佳地，第二应变计262分别设于杯形槽211相对的两侧，第二应变计262设于基础结构21上靠近和远离动力加载机构24的侧部处。通过设置的第二应变计检测基础钢筋的受力情况。较佳地，基础结构21内的基础钢筋213包括主筋和箍筋，将第二应变计设于箍筋上。

在向预制墙板的墙钢筋和基础结构21的基础钢筋上设置应变计时，用粘结剂、硅橡胶以及纱布对应变计做好防水和防刮处理，而后通过胶贴粘结在对应的钢筋上。在试验时，利用采集仪与第一应变计和第二应变计通信连接，获取第一应变计和第二应变计的数据。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1所示，基础结构21的底部有部分向外侧凸伸进而形成固定部212，该固定部212上设有固定孔，通过穿设固定孔的地脚螺栓将基础结构21固定在承载面10上。该承载面10可以为地面，也可以为室内楼板。进一步地，结构11可以为反力墙，动力加载机构24固定在反力墙上。

基础结构21为现浇结构，在试验时支设模板浇筑混凝土并养护形成。在基础结构21的顶部形成的杯形槽211的截面呈倒置梯形状，顶部尺寸大于底部尺寸。连接结构23由灌注的防水混凝土和沥青玛蹄脂形成。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1所示，在基础结构21远离动力加载机构25的一侧面设置有第二水平位移计252，通过第二水平位移计252实时检测基础结构21的水平位移情况。

进一步地，基础结构21的顶面设有第一竖向位移计271和第二竖向位移计272，该第一竖向位移计271和第二竖向位移计272设于预制墙板22的两侧，通过设置的第一竖向位移计271和第二竖向位移计272检测基础结构21顶面的竖向位移情况。较佳地，第一竖向位移计271和第二竖向位移计272靠近连接结构23设置。

下面对本发明的试验装置的试验过程进行说明。

将采集仪与第一应变计、第二应变计、第一水平位移计、第二水平位移计、第一竖向位移计以及第二竖向位移计通信连接，实时的获取对应的检测数据。该采集仪还与动力加载机构24通信连接，实时获取动力加载机构24施加的顶推力的大小。利用动力加载机构24对预制墙板22进行加载，分三个阶段进行，分别是预加载阶段、力控制加载阶段以及位移控制加载阶段，预加载阶段是在正式进行水平加载前，检测试验装置中各项仪器是否工作正常，试件的连接固定是否满足要求。预加载的顶推力不超过设计加载值的30％。力控制加载阶段采用逐级调整加载量的方式进行，也即逐级的加大顶推力，直至发生屈服，记录对应的屈服荷载，在逐级施加顶推力时，可根据预制墙板的实际荷载和位移变化适当调整顶推力的加载量。位移控制加载阶段是通过位移量来控制加载力，当试件进入下降段且荷载下降到极限荷载的85％时，加载停止并卸载。试验过程中每级荷载加载完毕后保持荷载不少于10分钟，方便试验人员在试件变形稳定后观测裂缝情况。

在试验测试时，检测预制墙板、基础结构以及连接结构的开裂荷载、屈服荷载、形成贯通裂缝出现的荷载、极限荷载以及对应的位移情况，对裂缝的尺寸及位置进行测量并记录，绘制试件的位移-荷载曲线。

在试验过程中，对预制墙板的正常使用状态进行跟踪测量，试验前清理预制墙板的表面并涂刷腻子粉，充分干燥后用墨线在预制墙板表面绘制100mm*100mm的网格，便于在试验过程中确定裂缝的出现位置及裂缝尺寸，记录试验现象。在试验持荷阶段，在裂缝处绘出裂缝发展轨迹，在轨迹末端标出当前加载的荷载值，对出现的裂缝位置、发展趋势、集中区域、数量进行描述性记录，对裂缝宽度较大的要进行测量并与当前加载值一一对应，试验完毕后根据得到裂缝情况绘出裂缝图。

本发明还提供了一种利用上述试验装置的试验方法，下面对该试验方法进行说明。

本发明的利用上述的试验装置的试验方法，包括如下步骤：

如图1所示，将基础结构21固定于承载面10上；

启动动力加载机构24对预制墙板22施加顶推力，并对所施加的顶推力逐级地进行加载；以及

记录动力加载机构24施加的顶推力的大小、预制墙板的位移情况以及预制墙板的裂缝情况。

进一步地，还包括：检测预制墙板、基础结构以及连接结构的开裂荷载、屈服荷载、形成贯通裂缝出现的荷载、极限荷载以及对应的位移情况，对裂缝的尺寸及位置进行测量并记录，绘制试件的位移-荷载曲线。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

于预制墙板的表面涂刷腻子粉，干燥后于预制墙板的表面绘制网格线；

在预制墙板发生开裂时，利用网格线测得裂缝的位置及裂缝的尺寸。

在本发明的一种具体实施方式中，对预制墙板施加顶推力时，控制每级顶推力的加载施加不少于10分钟。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：如图3所示，制作预制墙板时，于预制墙板22的墙钢筋221的底部设置第一应变计261，将第一应变计261粘贴固定在墙钢筋221上。通过第一应变计261检测墙钢筋的受力情况。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

如图1所示，于基础结构的顶面设置位于预制墙板两侧的竖向位移计；

通过竖向位移计检测基础结构的竖向位移。

在基础结构的基础钢筋上对应杯形槽的槽壁设有第二应变计262，利用第二应变计262检测基础钢筋的受力情况。

如图4所示，显示了一种管廊结构30，该管廊结构30包括现浇底板31，预制顶板32、中隔墙33以及预制外墙34，预制外墙34和现浇底板31之间通过杯槽节点实现连接，在现浇底板31上形成杯形槽，杯形槽内灌注防水混凝土及沥青玛蹄脂形成对应的连接结构35，利用连接结构35连接预制外墙34和现浇底板31。

本发明的试验装置及方法，实现了一种接近实际情况且易于操作的杯槽连接节点的受力性能的验证方案，为杯槽连接节点的应用提供理论支撑。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种装配式杯槽连接节点力学性能试验装置，其特征在于，包括：

顶部设有杯形槽的基础结构；

底部插置于所述杯形槽内的预制墙板；

浇筑形成于所述杯形槽内并固定连接所述预制墙板和所述基础结构的连接结构；以及

支设于邻近所述基础结构的结构上并与所述预制墙板的顶部相对应设置的动力加载机构，所述动力加载机构可对所述预制墙板施加顶推力。

2.如权利要求1所述的装配式杯槽连接节点力学性能试验装置，其特征在于，所述预制墙板上远离所述动力加载机构的一侧面设有第一水平位移计，所述第一水平位移计与所述动力加载机构相对应设置。

3.如权利要求1所述的装配式杯槽连接节点力学性能试验装置，其特征在于，所述基础结构有多个，且各所述基础结构上形成的杯形槽的尺寸不同。

4.如权利要求1所述的装配式杯槽连接节点力学性能试验装置，其特征在于，所述预制墙板的内部设有墙钢筋，所述墙钢筋的底部设有第一应变计。

5.如权利要求1所述的装配式杯槽连接节点力学性能试验装置，其特征在于，所述基础结构的内部设有基础钢筋，所述基础钢筋靠近所述杯形槽的槽壁设有第二应变计。

6.一种利用如权利要求1至5中任一项所述的试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述基础结构固定于承载面上；

启动所述动力加载机构对所述预制墙板施加顶推力，并对所施加的顶推力逐级地进行加载；以及

记录所述动力加载机构施加的顶推力的大小、预制墙板的位移情况以及预制墙板的裂缝情况。

7.如权利要求6所述的试验方法，其特征在于，还包括：

于所述预制墙板的表面涂刷腻子粉，干燥后于所述预制墙板的表面绘制网格线；

在所述预制墙板发生开裂时，利用网格线测得裂缝的位置及裂缝的尺寸。

8.如权利要求6所述的试验方法，其特征在于，对所述预制墙板施加顶推力时，控制每级顶推力的加载施加不少于10分钟。

9.如权利要求6所述的试验方法，其特征在于，还包括：制作预制墙板时，于预制墙板的墙钢筋的底部设置第一应变计，将所述第一应变计粘贴固定在所述墙钢筋上。

10.如权利要求6所述的试验方法，其特征在于，还包括：

于所述基础结构的顶面设置位于所述预制墙板两侧的竖向位移计；

通过所述竖向位移计检测所述基础结构的竖向位移。

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