专利名称：钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的试件及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量钢和混凝土界面之间剪力连接件抗剪承载力的测试试件及其方法。
背景技术：
目前一般采用推出试验来测试钢和混凝土之间的剪力传递，采用推出试验研究剪力连接件的抗剪强度时，如能保证推出试件中所有剪力连接件的受力相等且同步加载，试验结果能够准确的反映出每个剪力连接件的受力性能。但是由于试验加载和试件本身受多种随机因素的影响，如试件的制作偏差、剪力连接件周围混凝土的密实程度，剪力连接件焊接位置的偏差、焊接质量的差异以及加载偏心等，使得很难保证每一个剪力连接件所承受的荷载完全相等。同时压力试验机的要求和巨大的推出试件的尺寸使得推出试验往往受到 试验设备、试验场地和经费的限制，并且采用普通的推出试件也难以测量钢板与混凝土之 间的粘结力。推出试件用于测试剪力连接件锈蚀对剪力承载力的影响时，由于混凝土材性，电流密度等情况，很难保证每个剪力连接件的锈蚀程度相同，不同锈蚀程度导致受力不均匀，使得锈蚀程度大的剪力连接件承受较大荷载和较快破坏，影响了极限承载力，这样很难准确的判断锈蚀剪力连接件的真实承载力。并且推出试件的整体质量太大，使得满足量程的称重仪器其精度较粗糙，难以采用称重法进行锈蚀质量损失测定。因此难以精确地测量锈蚀对于钢和混凝土之间的剪力传递的影响。目前尚没有专门的钢-混凝土界面剪力传递试验装置及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于测量钢和混凝土界面之间剪力连接件抗剪承载力的测试试件及其方法。为实现上述目的，本发明用于进行钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的试件包括钢板、混泥土块、箍筋和剪力连接件，其中，所述剪力连接件为一个，混泥土块呈长方体状且其横截面为正方形，箍筋是由钢筋围成的横截面为正方形的长方体；箍筋烧注在混凝土块内，箍筋的几何中心与混凝土块的几何中心重合，且箍筋的横截面的其中两个对边与混泥土块的横截面的其中两个对边平行；混泥土块浇注在钢板上，所述剪力连接件的杆端焊接在钢板上，所述剪力连接件垂直于钢板且位于钢板和混凝土块的界面的中心。使用本发明的试件进行钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的方法如下 其中，用于进行钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的试验装置包括底座、上
反力板、第一压力传感器、摩擦副、千斤顶、第二压力传感器和侧反力板，所述底座的工作面上设有用于固定被试验对象的凹槽，所述凹槽与摩擦副相对，所述上反力板与底座固定联接且上反力板位于底座的工作面的上方，所述第一压力传感器和摩擦副置于所述上反力板和底座的工作面之间，所述第一压力传感器位于上反力板和摩擦副之间且所述第一压力传感器分别与上反力板和摩擦副紧密接触；所述侧反力板与底座固定联接，第二压力传感器的底座与所述侧反力板的工作面固定联接，第二压力传感器的另一端与千斤顶紧密接触；所述上反力板还包括有高度调节螺栓，所述高度调节螺栓贯穿上反力板且高度调节螺栓与上反力板螺纹配合，所述高度调节螺栓与所述第一压力传感器紧密接触；
所述进行钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的方法包括如下步骤
步骤a.将所述试件固定于所述试验装置的凹槽内，并使试件的钢板的底面与凹槽紧密接触，试件的混凝土块的顶面与摩擦副紧密接触；
步骤b.在试件的混凝土块的侧面上固定一个垫板，并使垫板的作用面与混凝土块的侧面紧密接触；
步骤c.调节高度调节螺栓，使得第一压力传感器与高度调节螺栓紧密接触而产生预压荷载，记录所述预压荷载； 步骤d.千斤顶向混凝土块逐级递增施加侧向荷载，直至被试件发生破坏，在该过程中记录第二压力传感器所显示的各级侧向荷载，同时记录第一压力传感器所显示的试件12与摩擦副7之间的对应压力。与现有技术相比，本发明的有益效果是
(O由于本发明试件内只设置一个剪力连接件，并且，剪力连接件垂直于钢板且位于钢板和混凝土块的界面的中心，使钢-混凝土界面之间剪力传递的路径单一，不受剪力连接件焊接位置的偏差、多个剪力连接件焊接质量差异、多个剪力连接件周围混凝土质量差异等因素的影响，避免了传统推出试验中荷载在各个剪力连接件中分配不均匀的情况，因此能够准确地测量单个剪力连接件的承载力。此外，由于试件置于上反力板和底座之间，只能侧向移动，与现有技术比较，不会发生混凝土从钢板上翘开的现象，因此可用于测量没有剪力连接件时的钢板与混凝土之间的粘结力。本发明试件适用于测量剪力连接件承载力、钢-混凝土界面粘结力，具有很好的经济性和适用性。(2)进一步，本发明通过第一和第二压力传感器，可同时测量作用于试件的侧面加载向和顶面方向的压力，从而能校正加载偏心的影响，获得精确的钢-混凝土界面侧向剪力值；此外，本发明的试验装置体积小，容易制作，不受试验场地设备的限制；采用的试件尺寸小，制作简单且质量易于控制，试件内部只设有零个或一个剪力连接件。
图I是本发明试件的结构示意图。图2是本发明方法所用的试验装置的结构示意图。图3是本发明的工作状态示意图。
具体实施例方式如图I所示，本发明用于进行钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的试件包括钢板15、混泥土块17、箍筋18和剪力连接件16。其中，剪力连接件16为一个。混泥土块17呈长方体状且其横截面为正方形。箍筋18是由钢筋19绑扎而成、并由钢筋19围成的一个横截面为正方形的长方体框架。箍筋18浇注在混凝土块17内，箍筋18的几何中心与混凝土块17的几何中心重合，且箍筋18的横截面的其中两个对边与混泥土块17的横截面的其中两个对边平行。混泥土块17浇注在钢板15上，剪力连接件16的杆端焊接在钢板15上，剪力连接件16垂直于钢板15且位于钢板15和混凝土块17的界面的中心。如图2所示，利用本发明试件进行钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的试验装置包括底座I、上反力板2、第一压力传感器5、摩擦副7、千斤顶3、第二压力传感器4和侧反力板6。其中，底座I的工作面上设有用于固定被试验对象的凹槽10 ;凹槽10与摩擦副7相对，以便试件12被置于凹槽10并被施加向下作用力时，该试件12的的混凝土顶面可与摩擦副7紧密接触。上反力板2与底座I固定联接，并且上反力板2位于底座I的工作面8的上方，第一压力传感器5和摩擦副7置于上反力板2和底座I的工作面8之间，第一压力传感器5位于上反力板和摩擦副7之间且第一压力传感器5分别与上反力板和摩擦副7紧密接触。侧反力板6与底座I固定联接，第二压力传感器4的底座与侧反力板6的工作面固定联接，第二压力传感器4的另一端与千斤顶3紧密接触。千斤顶3用于实现 对试件12的横向加载，千斤顶3可由其他具有相同或类似功能的加载装置替代。底座I的主体可选用H型钢梁、I型钢梁、焊接性钢梁等，在其中部及头部设置加劲肋，在尾部设置加劲肋及反力板。上反力板可为一块钢盖板，该钢盖板通过四根螺杆固定安装在底座I上，四根螺杆的中间部分比两端略粗，且两端带有外螺纹，钢盖板和螺杆通过螺栓与底座I连接，并且钢盖板的高度可调。作为本发明的优选实施方式，在上反力板2上还可设有高度调节螺栓10，高度调节螺栓9贯穿上反力板2。高度调节螺栓9与上反力板2螺纹配合，且高度调节螺栓9与第一压力传感器5紧密接触，使得试件12在侧向荷载下不发生高度方向的位移。本发明所使用的试验装置如果未使用高度调节螺栓9，则应使上反力板2直接与第一压力传感器5紧密接触，以使试件12在侧向荷载下不发生高度方向的位移。下面结合图I、图2和图3详细说明实施本发明的一种具体试验方法
步骤a.将试件12固定于试验装置的凹槽10内，并使试件12的钢板的底面与凹槽10紧密接触，试件12的混凝土块的顶面13与摩擦副7紧密接触；
步骤b.在试件12的混凝土块的侧面14固定一个垫板11，并使垫板11的作用面与混凝土块的侧面14紧密接触；
步骤c.调节高度调节螺栓9，使得第一压力传感器5与高度调节螺栓9紧密接触而产生预压荷载，记录所述预压荷载；
步骤d.千斤顶3向混凝土块逐级递增施加侧向荷载，直至试件12发生破坏。在该过程中记录第二压力传感器4所显示的各级侧向荷载；侧向荷载施加后在试件12与摩擦副7之间会产生压力，记录逐级侧向荷载作用下，第一压力传感器5所显示的试件12与摩擦副7之间的对应压力；压力使得在摩擦副7中产生摩擦力，第二压力传感器4测得的各级侧向荷载减去摩擦力就是作用在试件12的剪力连接件16上的剪力。
权利要求
1.一种用于进行钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的试件，包括钢板、混泥土块、箍筋和剪力连接件，其特征是所述剪力连接件为一个，混泥土块呈长方体状且其横截面为正方形，箍筋是由钢筋围成的横截面为正方形的长方体；箍筋浇注在混凝土块内，箍筋的几何中心与混凝土块的几何中心重合，且箍筋的横截面的其中两个对边与混泥土块的横截面的其中两个对边平行；混泥土块浇注在钢板上，所述剪力连接件的杆端焊接在钢板上，所述剪力连接件垂直于钢板且位于钢板和混凝土块的界面的中心。
2.一种使用权利要求的试件进行钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的方法，其特征是 用于进行钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的试验装置包括底座I、上反力板2、第一压力传感器5、摩擦副7、千斤顶3、第二压力传感器(4)和侧反力板(6)，所述底座(I)的工作面上设有用于固定被试验对象的凹槽(10)，所述凹槽(10)与摩擦副(7)相对，所述上反力板(2)与底座(I)固定联接且上反力板位于底座(I)的工作面(8)的上方，所述第一压力传感器(5)和摩擦副(7)置于所述上反力板(2)和底座(I)的工作面(8)之间，所述第一压力传感器(5)位于上反力板和摩擦副(7)之间且所述第一压力传感器(5)分别与上反力板(2)和摩擦副(7)紧密接触；所述侧反力板(6)与底座(I)固定联接，第二压力传感器(4)的底座与所述侧反力板(6)的工作面固定联接，第二压力传感器(4)的另一端与千斤顶(3)紧密接触；所述上反力板还包括有高度调节螺栓(9)，所述高度调节螺栓(9)贯穿上反力板(2)且高度调节螺栓(9)与上反力板(2)螺纹配合，所述高度调节螺栓(9)与所述第一压力传感器(5)紧密接触； 所述进行钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的方法包括如下步骤 步骤a.将所述试件(12)固定于所述试验装置的凹槽(10)内，并使试件(12)的钢板的底面与凹槽(10)紧密接触，试件(12)的混凝土块的顶面(13)与摩擦副(7)紧密接触；步骤b.在试件(12 )的混凝土块的侧面(14 )上固定一个垫板(11)，并使垫板(11)的作用面与混凝土块的侧面(14)紧密接触； 步骤c.调节高度调节螺栓(9)，使得第一压力传感器(5)与高度调节螺栓(9)紧密接触而产生预压荷载，记录所述预压荷载； 步骤d.千斤顶(3)向混凝土块逐级递增施加侧向荷载，直至被试件(12)发生破坏，在该过程中记录第二压力传感器(4)所显示的各级侧向荷载，同时记录第一压力传感器(5)所显示的试件12与摩擦副7之间的对应压力。
全文摘要
本发明公开一种钢-混凝土界面剪力连接件抗剪承载力测试的试件及方法。它包括钢板、混泥土块、箍筋和剪力连接件，其特征是所述剪力连接件为一个，混泥土块呈长方体状且其横截面为正方形，箍筋是由钢筋围成的横截面为正方形的长方体；箍筋浇注在混凝土块内，箍筋的几何中心与混凝土块的几何中心重合，且箍筋的横截面的其中两个对边与混泥土块的横截面的其中两个对边平行；混泥土块浇注在钢板上，所述剪力连接件的杆端焊接在钢板上，所述剪力连接件垂直于钢板且位于钢板和混凝土块的界面的中心。本发明能校正加载偏心的影响，获得精确的组合结构剪力连接件抗剪承载力；并可测量钢-混凝土界面的粘结力。
文档编号G01N3/24GK102879282SQ201210416210
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者蒋遨宇, 陈驹, 金伟良 申请人:浙江大学