托换柱粘结滑移试验装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种托换柱粘结滑移试验装置，包括实验构件和测量装置，所述实验构件包括混凝土底板、与所述混凝土底板一体浇筑的混凝土柱，以及浇筑于所述底板上并环绕所述混凝土柱的混凝土后浇层；所述混凝土底板上开有若干个桩孔，每个桩孔内对应设置有混凝土桩；混凝土桩的一端延伸至出混凝土后浇层。本发明的测量结果能够反映地下室增层施工过程中构件的真实受力情况和相互接触关系，测量结果更加准确和真实。
【专利说明】
托换柱粘结滑移试验装置及方法
技术领域
[0001] 本发明设及建筑结构试验装置和方法，尤其是一种托换柱粘结滑移试验装置及方 法。
【背景技术】
[0002] 为更充分的利用地下空间，增大建筑使用面积，很多建筑物进行了地下增层施工。 利用静压粧对底层柱进行托换是最常用的地下室增层技术。该施工方法中，托换柱的结滑 移其核屯、技术问题之一，托换柱的粘结滑移包换混凝±柱与后诱混凝±板的相对滑移和混 凝±粧与后诱混凝±板的相对滑移两部分。由于托换柱粘结滑移性能受到混凝±种类、表 面形态、构件形状、后诱混凝±厚度、后诱层内髓筋及纵筋配置、后诱混凝±和易性等多方 面影响，其滑移量无法通过公式计算得出，在确定施工方案前必须进行试验。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种托换柱粘结滑移 试验装置及方法。
[0004] 本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是:一种托换柱粘结滑移试验装置， 包括实验构件和测量装置，所述实验构件包括混凝±底板、与所述混凝±底板一体诱筑的 混凝±柱，W及诱筑于所述底板上并环绕所述混凝±柱的混凝±后诱层;所述混凝±底板 上开有若干个粧孔，每个粧孔内对应设置有混凝上粧;混凝上粧的一端延伸出混凝上后诱 层。
[0005] 优选的，所述测量装置包括固定于混凝±粧上的第一位移计、固定于混凝±后诱 层上的第二位移计、固定于混凝±柱上的应变片，W及一端抵接于混凝±柱上的MTS作动 器。所述MTS作动器的中屯、与混凝±柱顶面中屯、重合，MTS作动器的另一端固定在刚性反力 设备上。
[0006] 优选的，W重量份数计，所述混凝±粧包括如下组分:水泥380-420，中砂500-700， 玻璃纤维15-25，水180-200，粗骨料800-1000，粉煤灰20-40，减水增效剂3-5，其中，所述粗 骨料由400-500重量份的石子和400-500重量份的混凝±颗粒组成。
[0007] 所述减水增效剂的结构式为：
[000引
[0009] 式中，a:b:c = l:1.2:l，n为45 ~50，m 为45 ~50，d为 50 ~80。
[0010] 优选的，所述混凝±粧还包括平均直径为0.001-0.1毫米的阳包裹的显色剂颗粒， 所述显色剂为：
[0011] -种托换柱粘结滑移试验方法，包括如下步骤：
[0012] 步骤1实验构件制作
[0013] 步骤1.1、根据待施工工程的底层柱和基础板设计图纸对试件的混凝±柱和混凝 ±板进行钢筋布置;在构件的设计中，混凝±柱伸出混凝±后诱层的长度为150mm;混凝± 柱和混凝±板的钢筋相互连续、贯通，二者整体诱筑；
[0014] 步骤1.2、混凝±粧为待施工使用的静压粧，混凝±粧长度满足在混凝±板下方和 混凝±后诱层上方各伸出2倍粧截面半径；
[0015] 步骤1.3、混凝±柱和混凝±板养护28天后在混凝±板上预留的粧孔内插入混凝 ±粧，粧底端伸出混凝±板底面2倍粧直径；
[0016] 步骤1.4、在混凝±板顶面根据施工设计要求布置钢筋，诱筑混凝±后诱层，并养 护28天；
[0017]步骤扣则试
[001引步骤2.1、安装试验设备；
[0019]步骤2.2、由于实际施工中，底层柱下方的±方时分步挖去的，因而MTS作动器施加 的荷载应根据挖±分级，逐级加载到柱端承受的施工荷载；
[0020] 步骤2.3、在MTS作动器达到施工荷载后，保持一段时间后进行数据采集，得到各处 位移，包括混凝±柱顶端位移A 0，第一位移计量测混凝±粧顶端位移Δ 1，第二位移计输出 混凝±后诱层顶面位移Δ 2?及混凝±柱伸出端轴向应变ε ;
[0021] 步骤2.4、采集完数据后，逐渐卸载MTS作动器荷载，结束试验。
[0022] 实施本发明具有W下有益效果:本发明的测量结果能够反映地下室增层施工过程 中构件的真实受力情况和相互接触关系，测量结果更加准确和真实。
【附图说明】
[0023] 图1为现有技术的结构示意图。
[0024] 图2为本发明的实验构件示意图。
[0025] 图3为实验构件预先整体诱筑部分的结构示意图。
[00%]图4为混凝±粧与混凝±板相互接触关系示意图。
[0027] 图5为本发明的实验设备示意图。
【具体实施方式】
[0028] 如附图1所示，
【申请人】经检索发现，现有托换柱粘结滑移试验构件主要包括刚性垫 块101、后诱混凝±层1〇3和混凝±柱102。
【申请人】分析研究后人为:该类型构件仅能测出混 凝±柱102与后诱混凝±层103的粘结滑移，忽略了混凝±粧与后诱混凝±的相对滑移，也 忽视了原混凝±板与后诱混凝±间的粘结作用;并且将混凝±粧与后诱混凝±的相互作用 简化为作用在后诱混凝±底部角点的集中力，加剧了后诱混凝±的破坏。上述缺陷造成了 传统试验构件试验结果的不确定性。
[0029] 如图2、图3和图4所示，本发明提供了一种托换柱粘结滑移试验装置，由试验构件 和试验设备两部分组成。
[0030] 具体如图2所示，该试验构件由混凝±柱201、混凝±底板203、混凝±粧204、混凝 ±后诱层202组成。混凝±后诱层直接诱筑在成形的混凝±板上，将混凝±柱和混凝±粧包 裹其中，其内部配筋根据待检验的施工方案进行设置。在该实施例中，混凝±底板为方形 板，其四周预留有四个圆柱形粧孔203a，混凝±柱垂直于混凝±底板，横截面为方形。转到 图3,混凝±柱和混凝±板对应实际工程的底层柱和基础板，其钢筋相互贯通、连续，混凝± 一同诱筑，在混凝±板上预留穿过混凝±粧的孔桐。混凝±粧的一端204a向上延伸，其高度 大于混凝±后诱层的厚度。
[0031] 如附图4所示，混凝±粧与实际使用的静压粧构造相同，混凝±粧插入到混凝±板 预留的粧孔中，混凝±粧的一端向上延伸一端距离，该距离大于混凝±后诱层的厚度。
[0032] 试验设备如图5所示，该实验设备主要包含:MTS作动器207、第一位移计205、第二 位移计206和100mm应变片208。
[0033] 混凝±粧底部为刚性底座，MTS作动器中屯、与混凝±柱顶面中屯、重合，作动器固定 在顶部刚性反力设备上。MTS作动器控制加载到混凝±柱顶端的荷载，并输出混凝±柱顶端 位移Δ 0,第一位移计量测混凝±粧顶端位移Δ 1，第二位移计输出混凝±后诱层顶面位移 A 2〇
[0034] 本发明还提供了 一种实验方法，具体包括如下步骤：
[0035] -、试验构件制作：
[0036] 根据待施工工程的底层柱和基础板的设计图纸，对试件的混凝±柱和混凝±板进 行钢筋布置。构件的设计中，混凝±柱伸出混凝±后诱层的长度为150mm。混凝±柱和混凝 上板的钢筋相互连续、贯通，二者整体诱筑。
[0037] 混凝±粧为待施工使用的静压粧，可W从静压粧上直接切割截取。混凝±粧长度 满足在混凝±板下方和混凝±后诱层上方各伸出2倍粧截面半径(矩形粧为2倍宽度）。
[0038] 混凝±柱和混凝±板养护28天后在混凝±板上预留的粧孔内插入混凝±粧，粧底 端伸出混凝±板底面2倍粧直径。
[0039] 在混凝±板顶面根据施工设计要求布置钢筋，诱筑混凝±后诱层，并养护28天。
[0040] 二、测试；
[0041] 安装试验设备。
[0042] 由于实际施工中，底层柱下方的±方时分步挖去的，因而MTS作动器施加的荷载应 根据挖±分级，逐级加载到柱端承受的施工荷载。
[0043] 在MTS作动器达到施工荷载后，保持一段时间后进行数据采集，得到各处位移:混 凝±柱顶端位移Δ 0,位移计1量测混凝±粧顶端位移Δ 1，位移计2输出混凝±后诱层顶面位 移Δ 2?及混凝±柱伸出端轴向应变ε。
[0044] 采集完数据后，逐渐卸载MTS作动器荷载，结束试验。
[0045] 试验结果处理：
[0046] 混凝±柱与混凝±后诱层相对滑移量：Δ ri = Δ Q-ε X 150mm- Δ 2。
[0047] 混凝±粧相对混凝±后诱层相对滑移量：Δ = Δ 2- Δ 1。
[004引混凝上柱相对混凝上粧滑移量：Δ r= Δ ri+ Δ r2= A 0-e X 150mm- Δ 1。
[0049]在进一步的实施例中，混凝±柱的组成成分进行优化设计。
[(Κ)加]W重量份数计，其包括如下组分:水泥380-420，中砂500-700，玻璃纤维15-25，水 180-200,粗骨料800-1000,粉煤灰20-40,减水增效剂3-5,其中，所述粗骨料由400-500重量 份的石子和400-500重量份的混凝±颗粒组成。
[0051 ]其中，所述减水增效剂的结构式为：
[0化2]
[0化3]式中，a:b:c = l:1.2:l，n为45 ~50，m 为45 ~50，d为 50 ~80。[0054]实验 1-8
[0化5]
[0化6]
[0057]注:对照组为采用普通减水剂的混凝±，其3d强度为130Mpa，28d强度为135Mpa。粗 骨料中混凝±颗粒的替代率为50%。
[0化引在更进一步的实施例中，所述混凝±还包括平均直径为0.001-0.1毫米的PE包裹 的显色剂颗粒，所述显色剂为：
[0化9]
[0060] 显色剂用量为减水剂质量的1.2-1.5%。该显色剂与减水剂的支链发生反应，产生 颜色变化，从而可W判断混凝±是否存在裂缝。其原理是：当混凝±产生裂缝时，有部分PE 颗粒被撕开，显色剂漏出，显色剂与氨基环氧树脂接触时发生构象变化，物质的颜色发生变 化，通过检测仪器，可W判断混凝±表面的微小裂缝，从而对混凝±性能进行跟踪。
[0061] W上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于运些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护犯i围。
【主权项】
1. 一种托换柱粘结滑移试验装置，其特征在于，包括实验构件和测量装置，所述实验构 件包括混凝±底板、与所述混凝±底板一体诱筑的混凝±柱，W及诱筑于所述底板上并环 绕所述混凝上柱的混凝上后诱层;所述混凝上底板上开有若干个粧孔，每个粧孔内对应设 置有混凝±粧;混凝±粧的一端延伸出混凝±后诱层。2. 根据权利要求1所述的托换柱粘结滑移试验装置，其特征在于，所述测量装置包括固 定于混凝±粧上的第一位移计、固定于混凝±后诱层上的第二位移计、固定于混凝±柱上 的应变片，W及一端抵接于混凝±柱上的MTS作动器。3. 根据权利要求2所述的托换柱粘结滑移试验装置，其特征在于，所述MTS作动器的中 屯、与混凝±柱顶面中屯、重合，MTS作动器的另一端固定在刚性反力设备上。4. 根据权利要求1所述的托换柱粘结滑移试验装置，其特征在于，W重量份数计，所述 混凝±粧包括如下组分：水泥380-420，中砂500-700，玻璃纤维15-25，水180-200，粗骨料 800-1000,粉煤灰20-40,减水增效剂3-5,其中，所述粗骨料由400-500重量份的石子和400- 500重量份的混凝±颗粒组成。5. 根据权利要求4所述的托换柱粘结滑移试验装置，其特征在于，所述减水增效剂的结 构式为：式中，a:b:c = l:1.2:l，n为45 ~50，m 为45 ~50，d为 50 ~80。6. 根据权利要求5所述的托换柱粘结滑移试验装置，其特征在于，所述混凝±粧还包括 平均直径为0.001-0.1毫米的阳包裹的显色剂颗粒，所述显色剂为：7. -种托换柱粘结滑移试验方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1实验构件制作 步骤1.1、根据待施工工程的底层柱和基础板设计图纸对试件的混凝±柱和混凝±板 进行钢筋布置;在构件的设计中，混凝±柱伸出混凝±后诱层的长度为150mm;混凝±柱和 混凝±板的钢筋相互连续、贯通，二者整体诱筑； 步骤1.2、混凝±粧为待施工使用的静压粧，混凝±粧长度满足在混凝±板下方和混凝 ±后诱层上方各伸出2倍粧截面半径； 步骤1.3、混凝±柱和混凝±板养护28天后在混凝±板上预留的粧孔内插入混凝±粧， 粧底端伸出混凝±板底面2倍粧直径； 步骤1.4、在混凝±板顶面根据施工设计要求布置钢筋，诱筑混凝±后诱层，并养护28 天； 步骤2测试 步骤2.1、安装试验设备； 步骤2.2、由于实际施工中，底层柱下方的±方时分步挖去的，因而MTS作动器施加的荷 载应根据挖±分级，逐级加载到柱端承受的施工荷载； 步骤2.3、在MTS作动器达到施工荷载后，保持一段时间后进行数据采集，得到各处位 移，包括混凝±柱顶端位移A 0,第一位移计量测混凝±粧顶端位移Δ 1，第二位移计输出混 凝±后诱层顶面位移Δ 2?及混凝±柱伸出端轴向应变ε ; 步骤2.4、采集完数据后，卸载MTS作动器荷载，结束试验。
【文档编号】E02D33/00GK105971028SQ201610390899
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】伍凯, 张贺, 陈 峰, 南洋, 徐方媛
【申请人】河海大学