一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件的制作方法

本实用新型属于结构工程试验领域，涉及一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件。

背景技术：

在结构工程领域，混凝土是目前建筑业中用量最大的材料。混凝土构件的主要受力形式有：拉、压、弯、剪、扭这五种形式。而在这几种受力形式中，剪切力的作用往往会对结构产生不利的影响，剪切破坏常出现脆性破坏。由于剪切作用通常与另外四种受力形式共同作用，其受力情况及破坏机理较为复杂，目前对于混凝土剪切性能方面的研究进展较慢。

在混凝土剪切性能的研究中，“界面剪力传递”即钢筋混凝土构件中剪力沿着某一特定平面传递的性能尤其重要。对混凝土构件剪力传递性能及混凝土的骨料咬合作用的研究对于混凝土构件的抗剪设计具有重要的理论意义和工程价值。因此，为了对混凝土构件中骨料咬合作用进一步分析，需要设计一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件，用于解决现有技术中缺乏解决专用于直剪试验的混凝土构件中骨料咬合作用的分析的试件的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件，包括以下部分：

Z型试件，所述Z型试件整体浇铸，包括有第一L型部分和第二L型部分，所述第二L型部分倒置，所述第一L型部分与第二L型部分的竖直段相交且两者交界处的前后两端对称设置有V形槽，所述第一L型部分沿直剪受力方向设有第一外侧面，所述第二L型部分沿直剪受力方向设有第二外侧面；

约束钢板，所述约束钢板包括有第一约束板体和第二约束板体，所述第一约束板体贴近所述第一L型部分的第一外侧面，所述第二约束板体贴近所述第二L型部分的第二外侧面；

约束钢筋，所述约束钢筋包括有多根钢筋条，所述钢筋条的两端分别贯穿所述第一约束板体和第二约束板体且位于所述Z型试件的外围。

优选地，所述Z型试件为国际上统称的push-off试件。

优选地，所述Z型试件内配置与剪切面平行的架立筋且不配置穿过剪切面的箍筋。更优选地，所述架立筋为B14钢筋。所述B14钢筋为直径为14mm的二级钢钢筋。

优选地，所述Z型试件的剪切距离为20-30mm。更优选地，所述Z型试件的剪切距离为25mm。所述Z型试件的剪切距离是指，在Z型试件受力后，所述第一L型部分与第二L型部分的交界处会形成剪切面，在剪切面开裂后V形槽左右两侧的相对剪切距离。具体来说，所述Z型试件的剪切距离为，第一L型部分的垂直段的顶面与第二L型部分的水平段的底面之间的距离，或者为，第一L型部分的水平段的顶面与第二L型部分的垂直段的底面之间的距离。

优选地，所述Z型试件的长度、宽度、高度之比为(14-16):(39-41):(59-61)。更优选地，所述Z型试件的长度、宽度、高度之比为3:8:12。

优选地，所述V形槽的长度为所述Z型试件的高度的1/4-3/4。更优选地，所述V形槽的长度为所述Z型试件的长度的1/2。

优选地，所述V形槽的深度为所述Z型试件的宽度的1/20-3/20。更优选地，所述V形槽的深度为所述Z型试件的宽度的1/10。

优选地，所述V形槽在Z型试件上由内至外截面积由窄变宽。所述V形槽上下贯通。

优选地，所述约束钢板的长度、宽度、高度之比为(20-22):(2-4):(17-19)。更优选地，所述约束钢板的长度、宽度、高度之比为7:1:6。

优选地，所述约束钢板的高度与V形槽的长度相同。

优选地，所述第一约束板体上设有多个第一螺栓孔，所述第二约束板体上设有多个第二螺栓孔，所述第一螺栓孔与第二螺栓孔的位置一一对应。所述第一螺栓孔与第二螺栓孔的位置一一对应是指，一个所述第一螺栓孔与一个所述第二螺栓孔位于同一水平线上，从而用于有效固定钢筋条。

更优选地，所述第一螺栓孔的数目为4个，所述第二螺栓孔的数目为4个。所述第一螺栓孔和第二螺栓孔呈椭圆形。所述第一螺栓孔和第二螺栓孔的孔壁光滑，便于满足加载过程中约束钢筋条在其内部滑动。

更优选地，所述第一螺栓孔与第二螺栓孔的孔径相等。

优选地，所述第一螺栓孔或第二螺栓孔的孔径大于所述钢筋条的直径。

优选地，所述钢筋条分别垂直于所述第一约束板体和第二约束板体。

优选地，所述钢筋条的数目为4根。所述钢筋条的外壁光滑，便于满足加载过程中在第一螺栓孔和第二螺栓孔中滑动。

优选地，所述钢筋条的两端分别设有锚固块。所述锚固块用于将钢筋条固定在第一约束板体和第二约束板体上。

更优选地，所述锚固块的直径大于所述第一螺栓孔或第二螺栓孔的孔径。

优选地，所述约束钢筋的钢筋条上粘贴有电阻应变片。所述电阻应变片为常规使用的测量应变的元件。所述电阻应变片用于全程监测约束钢筋的应力水平。

优选地，所述钢筋条为A12钢筋条。所述A12钢筋条为直径为12mm的一级钢钢筋条。

如上所述，本实用新型提供的一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件，具有以下有益效果：

(1)本实用新型提供的一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件，其原理简单，设计和使用方便，安装与拆卸简单，可以以相同的方式进行多次拼装连接使用，可用于进行多次重复的直剪试验。

(2)本实用新型提供的一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件，完成加载后，可以保证破坏面完整，方便对试件内部裂缝处的细微观变化进行全面地观察，能够对剪力作用下无内置约束的试件裂缝开展情况进行研究，从而能够为裂缝处剪力传递性能的研究提供依据。

附图说明

图1显示为本实用新型的一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件的立体结构示意图。

图2显示为本实用新型的一种用于直剪试验的可拆装外置约束的Z型试件沿直剪受力方向的平面结构示意图。

图3显示为本实用新型的一种用于直剪试验的可拆装外置约束的Z型试件的水平截面示意图。

图4显示为本实用新型的一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件的约束钢板的平面结构示意图。

附图标记

1 Z型试件

11 第一L型部分

111 第一外侧面

12 第二L型部分

121 第二外侧面

13 交界处

14 V形槽

2 约束钢板

21 第一约束板体

211 第一螺栓孔

22 第二约束板体

221 第二螺栓孔

3 约束钢筋

31 钢筋条

32 锚固块

A Z型试件的长度

B Z型试件的宽度

C Z型试件的高度

D V形槽的长度

E V形槽的深度

F 约束钢板的长度

G 约束钢板的宽度

H 约束钢板的高度

I Z型试件的剪切距离

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1-4所示，本实用新型提供一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件，包括以下部分：

Z型试件1，所述Z型试件1整体浇铸，包括有第一L型部分11和第二L型部分12，所述第二L型部分12倒置，所述第一L型部分11与第二L型部分12的竖直段相交且两者交界处13的前后两端对称设置有V形槽14，所述第一L型部分11沿直剪受力方向设有第一外侧面111，所述第二L型部分12沿直剪受力方向设有第二外侧面121；

约束钢板2，所述约束钢板2包括有第一约束板体21和第二约束板体22，所述第一约束板体21贴近所述第一L型部分11的第一外侧面111，所述第二约束板体22贴近所述第二L型部分12的第二外侧面121；

约束钢筋3，所述约束钢筋3包括有多根钢筋条31，所述钢筋条31的两端分别贯穿所述第一约束板体21和第二约束板体22且位于所述Z型试件1的外围。

在一个优选的实施例中，所述Z型试件1内配置与剪切面13平行的架立筋且不配置穿过剪切面13的箍筋。所述架立筋为B14钢筋。

在一个优选的实施例中，如图1-2所示，所述Z型试件1的剪切距离I为20-30mm，优选为25mm。所述Z型试件1的剪切距离I是指，在Z型试件1受力后，所述第一L型部分11与第二L型部分12的交界处13会形成剪切面，在剪切面开裂后V形槽14左右两侧的相对剪切距离。具体来说，所述Z型试件1的剪切距离I为，第一L型部分11的垂直段的顶面与第二L型部分12的水平段的底面之间的距离，或者为，第一L型部分11的水平段的顶面与第二L型部分12的垂直段的底面之间的距离。

在一个优选的实施例中，如图1-3所示，所述Z型试件1的长度A、宽度B、高度C之比为(14-16):(39-41):(59-61)，优选为3:8:12。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述V形槽14在Z型试件1上由内至外截面积由窄变宽。所述V形槽14上下贯通。

在一个优选的实施例中，如图1-2所示，所述V形槽14的长度D为所述Z型试件1的高度C的1/4-3/4，优选为1/2。

在一个优选的实施例中，如图3所示，所述V形槽14的深度E为所述Z型试件1的宽度B的1/20-3/20，优选为1/10。

在一个优选的实施例中，如图1、3、4所示，所述约束钢板2的高度H与V形槽14的长度D相同。

在一个优选的实施例中，如图1、4所示，所述约束钢板2的长度F、宽度G、高度H之比为(20-22):(2-4):(17-19)，优选为7:1:6。

在一个优选的实施例中，如图1、4所示，所述第一约束板体21上设有多个第一螺栓孔211，所述第二约束板体22上设有多个第二螺栓孔221，所述第一螺栓孔211与第二螺栓孔221的位置一一对应。所述第一螺栓孔211与第二螺栓孔221的位置一一对应是指，一个所述第一螺栓孔211与一个所述第二螺栓孔221位于同一水平线上，从而用于有效固定钢筋条31。

进一步地，如图1、4所示，所述第一螺栓孔211的数目为4个，所述第二螺栓孔221的数目为4个。所述第一螺栓孔211和第二螺栓孔221呈椭圆形。所述第一螺栓孔211和第二螺栓孔221的孔壁光滑，便于满足加载过程中约束钢筋条31在其内部滑动。

进一步地，如图1、4所示，所述第一螺栓孔211与第二螺栓孔221的孔径相等。所述第一螺栓孔211或第二螺栓孔221的孔径大于所述钢筋条31的直径。

在一个优选的实施例中，如图1所示，所述钢筋条31分别垂直于所述第一约束板体21和第二约束板体22。

在一个优选的实施例中，如图1所示，所述钢筋条31的数目为4根。所述钢筋条31的外壁光滑，便于满足加载过程中在第一螺栓孔211和第二螺栓孔221中滑动。

在一个优选的实施例中，如图1所示，所述钢筋条31的两端分别设有锚固块32。所述锚固块32用于将钢筋条31固定在第一约束板体21和第二约束板体22上。所述锚固块32的直径大于所述第一螺栓孔211或第二螺栓孔221的孔径。

在一个优选的实施例中，所述约束钢筋3的钢筋条31上粘贴有电阻应变片。所述电阻应变片为常规使用的测量应变的元件。所述电阻应变片用于全程监测约束钢筋3的应力水平。所述钢筋条31为A12钢筋条。

下面结合图1-4，说明本实用新型中一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件的具体使用过程。

使用者在获得如图1-4所示的一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件时，选择的Z型试件1的尺寸为150mm×400mm×600mm，为保证初始裂缝沿交界处13的剪切面开展，Z型试件1中剪切面面积为36000mm²(300mm×120mm)，剪切面的左右两端上的V形槽14的长度为300mm，深度为15mm。约束钢板2的尺寸选取350mm×50mm×300mm。

连接时，约束钢板2的第一约束板体21贴近所述第一L型部分11的第一外侧面111放置，约束钢板2的第二约束板体22贴近所述第二L型部分12的第二外侧面121放置，通过第一约束板体21和第二约束板体22上一一对应的4个第一螺栓孔211和4个第二螺栓孔221，贯穿约束钢筋3的4根钢筋条31，钢筋条31两端固定有锚固块32完成拼装。通过约束钢板2和约束钢筋3对Z型试件1进行外置约束。

试件安装完成后，可以进行剪切试验，研究在外置约束作用下，混凝土的骨料咬合作用。剪切试验加载前对试件进行预应力张拉，提供初始的横向约束，控制加载初期的外加约束力，一般对外置约束钢筋3施加初始4Mpa的预应力。并且在约束钢筋3上粘贴电阻应变片，全程监测外加约束钢筋3的应力水平的变化。

剪切试验加载时，约束钢板2厚度较高，刚度大，加载过程中变形忽略不计。由于第一螺栓孔211和第二螺栓孔221的孔壁光滑，钢筋条31的外壁光滑，约束钢筋3满足加载过程中可以沿直剪受力方向滑动。

剪切试验加载完毕后，先对约束钢板2进行支撑，防止无配筋的Z型试件1及约束钢板2在撤去约束后掉落。随后拆除约束钢筋3的钢筋条31两端的锚固块32，将约束钢筋3的钢筋条31抽离并撤除约束钢板2，最终将破坏后的Z型试件1分离，完成拆除过程。约束钢板2和约束钢筋3可以重复利用，以相同的方式进行二次拼装连接使用。对Z型试件1内部裂缝处的细微观变化进行有效地观察，从而能够为裂缝处剪力传递性能的研究提供依据。再次使用时，重复上述步骤。

综上所述，本实用新型提供的一种用于直剪试验的可拆装外置约束试件，其原理简单，设计和使用方便，安装与拆卸简单，能够为裂缝处剪力传递性能的研究提供依据。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。