专利名称：一种钢-混凝土混合连接的抗拔试验加载装置及制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢-混凝土混合连接的抗拔试验加载装置，属于结构工程技术领域，特别涉及结构工程试验技术领域。
背景技术：
钢-混凝土混合连接在工程实践中具有广泛的应用，譬如图Ia所示的高层建筑中混凝土核心筒剪力墙与钢梁之间的连接、图Ib所示的建筑和桥梁领域广泛应用的组合梁中混凝土翼板和钢梁之间的连接等。钢-混凝土混合连接的抗拔性能是设计中需要十分关心的一个问题，合理可靠的抗拔连接构造可以确保钢和混凝土协同工作，充分发挥各自优势。譬如高层建筑通常采用框架-核心筒混合结构体系，外框与核心筒通过混合连接技术 保证两者能共同抵抗地震作用，实际地震震害和大型振动台模型试验表明，地震作用下外框与核心筒之间的混合连接可能会承受较大的拉拔力，而不合理的混合连接设计导致的连接拉拔破坏会对结构体系的整体抗震性能产生十分不利的影响；再如钢-混凝土组合梁是通过连接件将混凝土和钢梁连接在一起，连接件除了抵抗界面剪力外，另一个重要作用就是抗拔，即抵抗混凝土板因整体纵向弯曲以及局部横向弯曲导致的竖向分离和掀起。对钢-混凝土混合连接开展抗拔试验是研究混合连接拉拔受力机理、验证抗拔构造合理性的重要手段，可为实际工程中混合连接合理而可靠的抗拔设计提供重要的科学依据。然而，传统的混合连接抗拔试验加载装置和试验方法存在以下不足(I)为了抵抗拉拔力，往往需要设计较为复杂的地锚构造，对试验场地条件要求高；(2)需采用推拉千斤顶，相比推力千斤顶，成本高，占用空间大，且加载吨位受限；(3)试件可替换性差，每一种参数的试件均需加工全套装置，费时费工，成本高，难以实现大量参数的试验研究；(4)通用性差，针对不同的连接构造需要单独设计装置，因此装置使用率低，造成浪费。鉴于以上原因，目前混合连接的抗拔试验开展难度大，缺乏大量充分可靠的试验数据为工程设计提供科学依据。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提出一种钢-混凝土混合连接的抗拔试验加载装置及制作方法。本发明的核心思想是“转拉为压”，突破了以拉拔试验为主的研究抗拔和锚固性能的传统理念，即通过受压加载的模式达到拉拔加载的效果，从而可有效避免复杂的地锚构造，减小占地，简化构造；采用传统经济的推力千斤顶达到拉拔加载的目的，更易实现大吨位加载；采用装配式结构，可实现试件的局部快速替换，有利于开展大量参数的试验研究；该装置通用性强，可用于各类混合连接构造的抗拔试验以及大吨位锚固抗拔试验等，应用前景广阔。本发明的技术方案如下一种钢-混凝土混合连接的抗拔试验加载装置，该装置包括封闭加载框架、混合连接段、支座、推力千斤顶，所述的混合连接段包括钢梁段、连接构造、混凝土块；所述的封闭加载框架由钢板焊接而成，其底座上设有四个孔与钢梁段的下端板通过螺栓固接；所述的钢梁段上下分别焊有端板，上端板与连接构造下端固接，下端板设有四个孔，与封闭加载框架底座通过螺栓固接；所述的连接构造上端埋入混凝土块中，所述的混凝土块两端分别支承于支座上；所述的推力千斤顶沿竖向置于封闭加载框架顶部。本发明所述的连接构造可为T型、栓钉型、PBL型或钢筋锚固型中任一种构造。本发明所述的钢梁段可为H型钢。本发明的一种抗拔试验加载装置的制作方法，该制作方法包括以下步骤a.将钢板焊接成封闭加载框架，在其下端开四个与钢梁段下端板相适配的孔；
b.将钢梁段上下分别焊接端板，将上端板与连接构造下端固接，下端板开四个与封闭加载框架底座相适配的孔；c.在连接构造周围和上端绑扎钢筋后烧筑混凝土构成混凝土块；d.将下端板通过螺栓固接到封闭加载框架的底座；e.将混凝土块两端支承于支座上；f.在封闭加载框架顶部安放推力千斤顶。本发明相对于现有技术具有以下有益效果(I)通过受压加载的模式达到拉拔加载的效果，实现“转拉为压”，从而可有效避免复杂的地锚构造，减小占地，简化构造；(2)采用传统经济的推力千斤顶达到拉拔加载的目的，更易实现大吨位加载；(3)采用装配式结构，可实现试件的局部快速替换，有利于开展大量参数的试验研究；(4)该装置通用性强，可用于各类混合连接构造的抗拔试验，应用前景广阔。
图I为结构工程中常见的典型混合连接实例。图2为本发明的整体示意图。图3为本发明的封闭加载框架构造示意图。图4为本发明混合连接段的构造和制作过程示意图。图5为本发明混合连接段和封闭加载框架的连接示意图。图中1-封闭加载框架；2_开孔；3_钢梁段；4_连接构造；5_钢筋；6_混凝土块；7-下端板；8_上端板；9_螺栓；10-支座；11-推力千斤顶。
具体实施例方式以下结合附图，对本发明的结构、加工和使用过程作进一步描述。如图2所示，本发明的装置包括封闭加载框架I、混合连接段、支座10和推力千斤顶11。其中混合连接段的构造如图4所示，混合连接段包括钢梁段3、连接构造4、混凝土块6。封闭加载框架I由钢板焊接而成，如图3所示，其底座上设有四个孔2，与钢梁段3的下端板7通过螺栓9固接(图5)，其刚度和强度需远大于连接构造4，以确保试验对象连接构造4能在试验过程中发生破坏，以达到抗拔性能试验的目的。连接构造4为试验测试的主要对象，其上端埋入混凝土块6中，可根据试验要求变化构造形式(可为T型、栓钉型、PBL型、钢筋锚固型等任何一种构造)和几何参数，由于实际工程中混合连接构造4千变万化，图4中的连接构造4仅作示意，实际应用中可根据具体情况任意改变。钢梁段3可为一 H型钢，上下分别焊有端板8和7，上端板8与连接构造4的下端固接，下端板7设有四个孔通过螺栓9与封闭加载框架I底端固接(图5)。这样可便于不同混合连接段的替换。混凝土块6两端分别支承于支座10上。推力千斤顶11沿竖向安置于封闭加载框架I顶部，可对封闭加载框架I顶部施加垂直向下的推力，如图2所示。本发明装置的具体制作方法为 首先用钢板焊接成封闭加载框架1，在其下方开四个与钢梁段3下端板7相适配的孔2(图3);加工混合连接段(如图4所示)，将一型钢上下分别焊接端板(7、8)制成钢梁段，并将上端板8与连接构造下端固接(如图4a所示)，连接构造周围和上端绑扎钢筋5(如图4b所示)，浇筑混凝土形成混凝土块6 ;将下端板7通过螺栓9固接到封闭加载框架I上(图5);最后将混凝土块6两端支承于支座10上，并在封闭加载框架I顶部沿竖向放置推力千斤顶11 (图2)。采用本发明装置进行抗拔试验的具体使用方法为采用推力千斤顶11对封闭加载框架I顶部施加向下的垂直荷载直至混合连接段发生破坏(图2)，完成一种参数的连接构造4试验后，可仅替换混合连接段(图4c，d所示部分)并保留封闭加载框架I、支座10和推力千斤顶11，进行下一种参数的连接构造4试验。本发明提供了一种钢-混凝土混合连接的抗拔试验加载装置，可用于测试混合连接的抗拔性能。该装置通过受压加载的模式达到拉拔加载的效果，实现“转拉为压”，从而有效避免复杂的地锚构造，减小占地；采用传统经济的推力千斤顶达到拉拔加载的目的，更易实现大吨位加载；采用装配式结构，可实现试件的局部快速替换，有利于开展大量参数的试验研究；该装置克服了已有装置的不足，构造简单，使用方便，且通用性强，可用于各类混合连接构造的抗拔试验，应用前景广阔。
权利要求
1.一种钢-混凝土混合连接的抗拔试验加载装置，其特征在于，该装置包括封闭加载框架、混合连接段、支座、推力千斤顶，所述的混合连接段包括钢梁段、连接构造、混凝土块；所述的封闭加载框架由钢板焊接而成，其底座上设有四个孔与钢梁段的下端板通过螺栓固接；所述的钢梁段上下分别焊有端板，上端板与连接构造下端固接，下端板设有四个孔，与封闭加载框架底座通过螺栓固接；所述的连接构造上端埋入混凝土块中，所述的混凝土块两端分别支承于支座上；所述的推力千斤顶沿竖向置于封闭加载框架顶部。
2.根据权利要求I所述的抗拔试验加载装置，其特征在于，所述的连接构造为T型、栓钉型、PBL型或钢筋锚固型中任一种构造。
3.根据权利要求I所述的抗拔试验加载装置，其特征在于，所述的钢梁段为H型钢。
4.一种根据权利要求I、2或3所述的抗拔试验加载装置的制作方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤 a.将钢板焊接成封闭加载框架，在其下端开四个与钢梁段下端板相适配的孔； b.将钢梁段上下分别焊接端板，将上端板与连接构造下端固接，下端板开四个与封闭加载框架底座相适配的孔； c.在连接构造周围和上端绑扎钢筋后浇筑混凝土构成混凝土块； d.将下端板通过螺栓固接到封闭加载框架的底座； e.将混凝土块两端支承于支座上； f.在封闭加载框架顶部安放推力千斤顶。
全文摘要
本发明涉及一种钢-混凝土混合连接的抗拔试验加载装置，属于结构工程技术领域。该装置包括封闭加载框架、混合连接段、支座、推力千斤顶，所述的混合连接段包括钢梁段、连接构造、混凝土块；所述的封闭加载框架由钢板焊接而成，其底座上设有四个孔与钢梁段的下端板通过螺栓固接；所述的钢梁段上下分别焊有端板，上端板与连接构造下端固接，下端板设有四个孔，与封闭加载框架底座通过螺栓固接；所述的连接构造上端埋入混凝土块中，所述的混凝土块两端分别支承于支座上；所述的推力千斤顶沿竖向置于封闭加载框架顶部。该装置克服了已有装置的不足，构造简单，使用方便，且通用性强，可用于各类混合连接构造的抗拔试验，应用前景广阔。
文档编号G01N3/08GK102866057SQ20121038534
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者陶慕轩, 聂建国 申请人:清华大学