剪力连接件竖向加载试验装置及试验方法与流程

本发明涉及建筑构件试验装置，特别是一种剪力连接件竖向加载试验装置及试验方法。

背景技术：

在建筑施工过程中，混凝土外挂墙板的连接构造对于保证建筑结构的强度和刚度以及空间整体性是很重要的因素。国内外混凝土外挂墙板与主体结构的连接形式种类繁多，目前尚没有统一的试验装置来检测剪力连接件的抗剪性能。同时，剪力连接件抗剪承载力试验对试验装置有较高的要求，因此需要一套成熟、可靠的试验装置来准确测量剪力连接件抗剪承载力，以准确评估建筑结构的安全性能。

技术实现要素：

本发明旨在解决的技术问题是提供一种测量数据准确的剪力连接件竖向加载试验装置及试验方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种剪力连接件竖向加载试验装置，包括实验台座，实验台座上对称安装第一、第二固定底座，第一固定底座上安装试件固定系统，第二固定底座上安装试件限位系统，试件限位系统的加载板与试件紧邻并列设置；加载板的两端分别安装变形测量系统，位变形测量系统包括位移传感器，位移传感器的竖向电感测头分别置于加载板底部的两端，位移传感器的水平电感测头与水平位移测量辅助装置配合，水平位移测量辅助安装在加载板的四个角部，竖向电感测头和水平电感测头分别通过竖向支架与支架底座固接；加载板的上部与竖向加载系统的mts作动器的下端固接，mts作动器的上端与门架的上部固接，门架底部的两端与实验台座固接。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，有益效果是：

整体结构简单，易于安装；验数据测量准确，精度高；试件限位系统能够保证加载板在加载过程中始终处于竖向平面内，保证其处于纯剪状态；同时得到加载板和固定板之间的相对位移，对试件的变形性能够行全面测量。

进一步的，本发明的优化方案是：

第一固定底座为焊接构件，第一固定底座包括底板、第一槽钢、第二槽钢、顶板和槽钢连接板，第一槽钢和第二槽钢竖向设置，第一槽钢和第二槽钢的槽口相对，第一槽钢和第二槽钢的下端与底板固接，第一槽钢和第二槽钢的上端与顶板固接，顶板设有长连接孔，第一槽钢和第二槽钢的中部之间通过槽钢连接板固接，第二固定底座与第一固定底座结构相同。

固定梁的一端穿过第一固定底座的第一槽钢和第二槽钢之间的间隙，固定梁的另一端穿过第二固定底座的第一槽钢和第二槽钢之间的间隙，固定梁的两端的上部分别安装横向的固定压梁，固定压梁是焊接构件，固定压梁包括槽口相背设置的第三槽钢和第四槽钢，第三槽钢和第四槽钢通过钢板连接；实验台座上设有多条t形槽，固定压梁的两端通过锚固螺杆与实验台座固接，锚固螺杆的螺帽置于t形槽内，固定梁是工字钢或h型钢。

试件固定系统包括第一支撑架、第二支撑架、第一横板、第二横板、第一连接板、第二连接板和第一连杆，第一支撑架和第二支撑架是三角形的焊接构件，第一支撑架和第二支撑架并列置于第一固定底座上部的两侧，第一横板置于第一支撑架和第二支撑架竖直部内侧的下部，第二横板置于第一支撑架和第二支撑架竖直部内侧的上部；第一横板和第二横板的两端分别安装竖向的第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板分别置于第一横板和第二横板的两侧，第一连接板和第二连接板的上下两端分别通过第一连杆连接，第一连接板和第二连接板用于固定试件。

试件限位系统与试件固定系统的结构相同，试件限位系统包括第三支撑架、第四支撑架、第三横板、第四横板、第三连接板、第四连接板和第二连杆，第三连接板和第四连接板分别置于第三横板和第四横板的内侧，第三连接板和第四连接板的上、下两端通过第二连杆连接，架加载板置于第三连接板和第四连接板之间。

第一连接板与加载板、第二连接板与加载板之间分别安装竖向的滚轴机构，滚轴机构包括第一限位板、第二限位板和滚轴，第一限位板和第二限位板对称设有多个轴孔，滚轴的两端安装在轴孔内。

水平位移测量辅助装置是钢板焊接构件，水平位移测量辅助装置的内端为u形，水平位移测量辅助装置的内端通过螺栓与加载板固接，水平位移测量辅助装置的外端与加载板平行并伸出加载板的端面。

竖向加载系统包括mts作动器和作动器加载头，作动器加载头包括工字钢和加载头连接板，作动器加载头和工字钢的上部固接，工字钢的下部和加载板的两侧均布多个连接孔，工字钢通过螺栓与加载板固接，加载头连接板与mts作动器的下端通过螺栓连接。

位移传感器是lvdt直线位移传感器。

一种剪力连接件抗剪承载力竖向加载试验装置的试验方法，包括如下步骤：

a、安装并固定第一固定底座和第二固定底座，根据剪力连接件长度确定固定第一固定底座和第二固定底座之间距离；

b、安装mts作动器和作动器加载头，mts作动器与作动器加载头中心重合；

c、吊装试件，安装并调整加载板位置，使加载板中心与作动器加载头中心、mts作动器中心重合，将加载板与作动器加载头进行螺栓连接；

d、安装试件固定系统，将第一横板和第二横板焊接于第一支撑架和第二支撑架竖直部的内表面，根据剪力连接件长度确定第一支撑架和第二支撑架在第一固定底座上表面的位置，用螺栓紧固，最后通过第一连接板、第二连接板和第一连杆将试件固定于第一固定底座上；

e、安装试件限位系统，首先正确调整第三支撑架和第四支撑架位置并用螺栓于第二固定底座上，第三横板和第四横板焊接于第三支撑架和第四支撑架竖直部的内表面，同时安装第三连接板、第四连接板、第二连杆和滚轴机构，使滚轴机构固定于加载板上下中心处；

f、根据试件装置实际安装位置进行微小纠正，最后通过固定梁和固定压梁将第一固定底座和第二固定底座固定于实验台座上。

g、安装变形测量系统，在加载板两侧安装竖向支架，并固定于实验台座上，位移传感器的竖向电感测头固定于竖向支架上，测量加载板两端竖向位移；通过螺栓将位移测量辅助装置固定于加载板四角位置，位移传感器的水平电感测头固定于竖向支架上，测量加载板和试件之间的相对位移。

h、试验加载，根据试验需要，提升或降落mts作动器，观察试件变化状态。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是图1的局部放大结构示意图；

图3是试件固定系统结构示意图；

图4是试件限位系统结构示意图；

图5是变形测量系统结构示意图；

图6是竖向加载系统结构示意图；

图7是门架横梁的结构示意图；

图8是滚轴机构结构示意图；

图中：实验台座1；混凝土反力墙1-1；t形槽1-2；门架2；门架横梁2-1；竖向框架2-2；下作动器连接板2-3；上作动器连接板2-4；mts作动器3；固定压梁4；第三槽钢4-1；第四槽钢4-2；锚固螺杆5；固定梁6；第一固定底座7；底板7-1；第一槽钢7-2；第二槽钢7-3；槽钢连接板7-4；顶板7-5；第一支撑架8；支撑架螺栓孔9；第一横板10；第二横板11；试件12；第一连接板13；第一连杆14；作动器加载头15；滚轴机构16；支架底座17；位移传感器18；竖向电感测头18-1；水平电感测头18-2；水平位移测量辅助装置19；作动器加载头工字钢螺栓孔20；作动器加载头钢板21；作动器加载头工字钢22；竖向支架23；第二连接板24；滚轴25；第一限位板26；加载板27；第二支撑架28；第二固定底座29；第三支撑架30；第四支撑架31；第三横板32；第四横板33；第三连接板34；第四连接板35；第二连杆36；第二限位板37。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详述本发明。

参见图1、图2，一种剪力连接件竖向加载试验装置，由实验台座1、混凝土反力墙1-1、门架2、mts作动器3、固定压梁4；锚固螺杆5；固定梁6；第一固定底座7、第二固定底座29、试件固定系统、试件限位系统、竖向加载系统和变形测量系统构成。实验台座1的一端安装混凝土反力墙1-1，实验台座1加工有多条t形槽1-2。实验台座1上对称安装第一固定底座7和第二固定底座29，第一固定底座7和第二固定底座29对称设置。

第一固定底座7为焊接构件，第一固定底座7由底板7-1、第一槽钢7-2、第二槽钢7-3、槽钢连接板7-4和顶板7-5构成，第一槽钢7-2和第二槽钢7-3竖向设置，第一槽钢7-2和第二槽钢7-3的槽口相对，第一槽钢7-2和第二槽钢7-3的下端与矩形的底板焊接，第一槽钢7-2和第二槽钢7-3的上端与矩形的顶板7-5焊接，顶板7-5的两侧加工有多个长连接孔，第一槽钢7-2和第二槽钢7-3的中部之间通过槽钢连接板7-4焊接接，第一槽钢7-2和第二槽钢7-3之间有间隙，第二固定底座29与第一固定底座7结构相同。

第一固定底座7和第二固定底座29通过固定梁6与实验台座1固定连接，固定梁6的一端穿过第一固定底座7的第一槽钢7-2和第二槽钢7-3之间的间隙，固定梁6的另一端穿过第二固定底座29的第一槽钢7-2和第二槽钢7-3之间的间隙，固定梁6的两端的上部分别安装横向的固定压梁4。固定压梁4是焊接构件，固定压梁4由槽口相背设置的第三槽钢4-1、第四槽钢4-2和连接钢板构成，第三槽钢4-1和第四槽钢4-2通过连接钢板焊接，第三槽钢4-1和第四槽钢4-2之间留有间隙。固定压梁4的两端通过锚固螺杆5与实验台座1固定连接，锚固螺杆5的螺帽置于t形槽内，固定梁6是工字钢或h型钢。

第一固定底座7上安装试件固定系统（图2、图3所示），试件固定系统由第一支撑架8、第二支撑架28、第一横板10、第二横板11、第一连接板13、第二连接板24和第一连杆14构成。第一支撑架8和第二支撑架28是三角形的焊接构件，由水平钢板、竖直钢板和三角形的肋板构成，水平钢板上加工有支撑架螺栓孔9。第一支撑架8和第二支撑架28并列安装在第一固定底座7上部的两侧，第一支撑架8和第二支撑架28与第一固定底座7通过螺栓连接，第一支撑架8和第二支撑架28能够跟据不同长度剪力连接件沿着固定底座第一固定底座7的长连接孔前后滑动。第一横板10置于第一支撑架8和第二支撑架28竖直部内侧的下部，第二横板11置于第一支撑架8和第二支撑架28竖直部内侧的上部，第一横板10和第二横板11分别与第一支撑架8和第二支撑架28焊接，第一横板10和第二横板11平行。第一横板10和第二横板11的两端分别安装竖向的第一连接板13和第二连接板24，第一连接板13和第二连接板24分别置于第一横板8和第二横板28的两侧，第一连接板13和第二连接板24的上下两端分别通过第一连杆14连接，第一连接板13和第二连接板24用于安装固定试件12，试件12安装在第一连接板13和第二连接板24之间。

第二固定底座29上安装试件限位系统（图2、图4所示），试件限位系统与试件固定系统的结构相同，试件限位系统由第三支撑架30、第四支撑架31、第三横板32、第四横板33、第三连接板34、第四连接板36和第二连杆35构成，第三连接板34和第四连接板36分别置于第三横板32和第四横板33的内侧，第三连接板34和第四连接板36的上、下两端通过第二连接杆35连接。加载板27安装在第三连接板34和第四连接板36之间。第一连接板34与加载板27、第二连接板36与加载板27之间分别安装竖向的滚轴机构（图8所示），滚轴机构由第一限位板26、第二限位板37和滚轴25构成，第一限位板26和第二限位板37对称加工有10个轴孔，滚轴25的两端安装在该轴孔内。加载板27与试件12紧邻并列设置。

加载板27的两端分别安装变形测量系统（图2、图5所示），变形测量系统由位移传感器18、竖向支架23、水平位移测量辅助装置19和支架底座17构成，位移传感器18是lvdt直线位移传感器。位移传感器18的竖向电感测头18-1分别置于加载板27底部的两端，位移传感器18的四个水平电感测头18-2分别与水平位移测量辅助装置19的外端配合，水平位移测量辅助19安装在加载板27的四个角部，水平位移测量辅助装置19是钢板焊接构件，水平位移测量辅助装置19的内端为u形，水平位移测量辅助装置19的内端通过螺栓与加载板27连接，水平位移测量辅助装置19的外端与加载板27平行并伸出加载板27的端面。竖向电感测测头8-1和水平电感测头18-2分别通过竖向支架23与支架底座17固接，竖向支架23的材料是角钢。

加载板27的上部与竖向加载系统连接（图6、图7所示），竖向加载系统由mts作动器3、作动器加载头15和门架2构成。作动器加载头15由工字钢23和加载头连接板21构成，加载头连接板21加工有作动器加载头工字钢螺栓孔20，工字钢23的上部与加载头连接板21通过螺栓连接，加载头连接板21通过高强螺栓与mts作动器3的下端连接。工字钢23的下部的两侧均布多个连接孔，工字钢23的下部通过螺栓与加载板27连接。mts作动器3的上端通过螺栓与下作动器连接板2-3连接，下作动器连接板2-3通过螺栓与上作动器连接板2-4连接，下作动器连接板2-3置于门架横梁2-1的下部，上作动器连接板2-4置于门架横梁2-1的上部。门架横梁2-1的两端分别与竖向框架2-2的上端焊接，竖向框架2-2的下端与实验台座1通过螺栓连接。

本实施例所述的剪力连接件抗剪承载力竖向加载试验装置的试验方法，按如下步骤进行：

a、安装并固定第一固定底座7和第二固定底座29，根据剪力连接件长度确定固定第一固定底座7和第二固定底座29之间距离；

b、安装mts作动器3和作动器加载头15，mts作动器3与作动器加载头15中心重合，将mts作动器3的上端安装在门架2内的下方，将作动器加载头15安装在mts作动器3的下端；

c、吊装试件12，安装并调整加载板27的位置，使加载板27中心与作动器加载头15中心、mts作动器3中心重合，将加载板27与作动器加载头15进行螺栓连接；

d、安装试件固定系统，将第一横板10和第二横板11焊接于第一支撑架8和第二支撑架28竖直部的内表面，根据剪力连接件长度确定第一支撑架8和第二支撑架28在第一固定底座7上表面的位置，用螺栓紧固，最后通过第一连接板13、第二连接板24和第一连杆14将试件12固定于第二固定底座7上；

e、安装试件限位系统，首先正确调整第三支撑架30和第四支撑架31位置并用螺栓于第二固定底座29上，第三横板32和第四横板33焊接于第三支撑架30和第四支撑架31竖直部的内表面，同时安装第三连接板34、第四连接板36、第二连杆35和滚轴机构，使滚轴机构固定于加载板27的上下中心处；

f、根据试件装置实际安装位置进行微小纠正，最后通过固定梁6和固定压梁4将第一固定底座7和第二固定底座29固定于实验台座1上；

g、安装变形测量机构，在加载板27两侧安装竖向支架23，并固定于实验台座1上，位移传感器18的竖向电感测头18-1固定于竖向支架23上，测量加载板27两端竖向位移；通过螺栓将水平位移测量辅助装置19固定于加载板27四角位置，位移传感器18的水平电感测头18-2固定于竖向支架23上，测量加载板27和试件12之间的相对位移。

h、试验加载，根据试验需要，提升或降落mts作动器3，观察试件变化状态。

本发明能够对预埋钢板剪力连接件进行抗剪承载力试验和往复荷载下的性能试验，试验数据测量准确，精度高。试件固定系统对不同长度剪力连接件试件进行加载试验，支撑架能够沿固定底座的长连接孔滑动调节。试件限位系统能够保证加载板在加载过程中始终处于竖向平面内，保证其处于纯剪状态。变形测量系统能同时得到加载板和固定板之间的相对位移，对试件的变形性能进行全面测量。试验装置整体结构简单，易于安装，试验数据测量准确，精度高。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。