鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗加載裝置的製作方法
2023-06-07 00:58:51 1
專利名稱：鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗加載裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗加載裝置，屬於結構工程技術領域，特別涉及結構工程試驗技術領域。
背景技術：
鋼-混凝土混合連接在工程實踐中具有廣泛的應用，譬如圖1a所示的高層建築中混凝土核心筒剪力牆與鋼梁之間的連接、圖1b所示的建築和橋梁領域廣泛應用的組合梁中混凝土翼板和鋼梁之間的連接等。鋼-混凝土混合連接的抗拔性能是設計中需要十分關心的一個問題，合理可靠的抗拔連接構造可以確保鋼和混凝土協同工作，充分發揮各自優勢。譬如高層建築通常採用框架-核心筒混合結構體系，外框與核心筒通過混合連接技術保證兩者能共同抵抗地震作用，實際地震震害和大型振動臺模型試驗表明，地震作用下外框與核心筒之間的混合連接可能會承受較大的拉拔力，而不合理的混合連接設計導致的連接拉拔破壞會對結構體系的整體抗震性能產生十分不利的影響；再如鋼-混凝土組合梁是通過連接件將混凝土和鋼梁連接在一起，連接件除了抵抗界面剪力外，另一個重要作用就是抗拔，即抵抗混凝土板因整體縱向彎曲以及局部橫向彎曲導致的豎向分離和掀起。對鋼-混凝土混合連接開展抗拔試驗是研究混合連接拉拔受力機理、驗證抗拔構造合理性的重要手段，可為實際工程中混合連接合理而可靠的抗拔設計提供重要的科學依據。然而，傳統的混合連接抗拔試驗加載裝置和試驗方法存在以下不足:(I)為了抵抗拉拔力，往往需要設計較為複雜的地錨構造，對試驗場地條件要求高；(2)需採用推拉千斤頂，相比推力千斤頂，成本高，佔用空間大，且加載噸位受限；(3)試件可替換性差，每一種參數的試件均需加工全套裝置，費時費工，成本高，難以實現大量參數的試驗研究；(4)通用性差，針對不同的連接構造需要單獨設計裝置，因此裝置使用率低，造成浪費。鑑於以上原因，目前混合連接的抗拔試驗開展難度大，缺乏大量充分可靠的試驗數據為工程設計提供科學依據。
實用新型內容本實用新型的目的在於針對現有技術中的不足，提出一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗加載裝置及製作方法。本實用新型的核心思想是「轉拉為壓」，突破了以拉拔試驗為主的研究抗拔和錨固性能的傳統理念，即通過受壓加載的模式達到拉拔加載的效果，從而可有效避免複雜的地錨構造，減小佔地，簡化構造；採用傳統經濟的推力千斤頂達到拉拔加載的目的，更易實現大噸位加載；採用裝配式結構，可實現試件的局部快速替換，有利於開展大量參數的試驗研究；該裝置通用性強，可用於各類混合連接構造的抗拔試驗以及大噸位錨固抗拔試驗等，應用前景廣闊。本實用新型的技術方案如下:一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗加載裝置，該裝置包括封閉加載框架、混合連接段、支座、推力千斤頂，所述的混合連接段包括鋼梁段、連接構造、混凝土塊；所述的封閉加載框架由鋼板焊接而成，其底座上設有四個孔與鋼梁段的下端板通過螺栓固接；所述的鋼梁段上下分別焊有端板，上端板與連接構造下端固接，下端板設有四個孔，與封閉加載框架底座通過螺栓固接；所述的連接構造上端埋入混凝土塊中，所述的混凝土塊兩端分別支承於支座上；所述的推力千斤頂沿豎向置於封閉加載框架頂部。本實用新型所述的連接構造可為T型、栓釘型、PBL型或鋼筋錨固型中任一種構造。本實用新型所述的鋼梁段可為H型鋼。本實用新型相對於現有技術具有以下有益效果:(I)通過受壓加載的模式達到拉拔加載的效果，實現「轉拉為壓」，從而可有效避免複雜的地錨構造，減小佔地，簡化構造；(2)採用傳統經濟的推力千斤頂達到拉拔加載的目的，更易實現大噸位加載；(3)採用裝配式結構，可實現試件的局部快速替換，有利於開展大量參數的試驗研究；(4)該裝置通用性強，可用於各類混合連接構造的抗拔試驗，應用前景廣闊。
圖1a為現有技術的高層建築中混凝土核心筒剪力牆與鋼梁的連接示意圖；圖1b為現有技術的建築和橋梁領域的組合梁中混凝土翼板和鋼梁的連接示意圖。圖2為本實用新型的整體示意圖。圖3為本實用新型的封閉加載框架構造示意圖。圖4a為本實用新型鋼梁段上端板與連接構造下端固接示意圖；圖4b為本實用新型在連接構造周圍和上端綁紮鋼筋不意圖；圖4c為本實用新型澆注混凝土後形成的混合連接段俯視圖；圖4d為本實用新型澆注混凝土後形成的混合連接段仰視圖。圖5為本實用新型混合連接段和封閉加載框架的連接示意圖。圖中:1-封閉加載框架；2_開孔；3_鋼梁段；4_連接構造；5_鋼筋；6_混凝土塊；7-下端板；8_上端板；9_螺栓；10-支座；11-推力千斤頂。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型的結構、加工和使用過程作進一步描述。如圖2所示，本實用新型的裝置包括封閉加載框架1、混合連接段、支座10和推力千斤頂11。其中混合連接段的構造如圖4所示，混合連接段包括鋼梁段3、連接構造4、混凝土塊6。封閉加載框架I由鋼板焊接而成，如圖3所示，其底座上設有四個孔2，與鋼梁段3的下端板7通過螺栓9固接(圖5)，其剛度和強度需遠大於連接構造4，以確保試驗對象連接構造4能在試驗過程中發生破壞，以達到抗拔性能試驗的目的。連接構造4為試驗測試的主要對象，其上端埋入混凝土塊6中，可根據試驗要求變化構造形式(可為T型、栓釘型、PBL型、鋼筋錨固型等任何一種構造)和幾何參數，由於實際工程中混合連接構造4千變萬化，圖4中的連接構造4僅作示意，實際應用中可根據具體情況任意改變。鋼梁段3可為一 H型鋼，上下分別焊有端板8和7，上端板8與連接構造4的下端固接，下端板7設有四個孔通過螺栓9與封閉加載框架I底端固接(圖5)。這樣可便於不同混合連接段的替換。混凝土塊6兩端分別支承於支座10上。推力千斤頂11沿豎向安置於封閉加載框架I頂部，可對封閉加載框架I頂部施加垂直向下的推力，如圖2所示。本實用新型裝置的具體製作方法為:首先用鋼板焊接成封閉加載框架1，在其下方開四個與鋼梁段3下端板7相適配的孔2(圖3);加工混合連接段(如圖4所示)，將一型鋼上下分別焊接端板(7、8)製成鋼梁段，並將上端板8與連接構造下端固接(如圖4a所示)，連接構造周圍和上端綁紮鋼筋5(如圖4b所示)，澆築混凝土形成混凝土塊6 ;將下端板7通過螺栓9固接到封閉加載框架I上(圖5);最後將混凝土塊6兩端支承於支座10上，並在封閉加載框架I頂部沿豎向放置推力千斤頂11 (圖2)。採用本實用新型裝置進行抗拔試驗的具體使用方法為:採用推力千斤頂11對封閉加載框架I頂部施加向下的垂直荷載直至混合連接段發生破壞(圖2)，完成一種參數的連接構造4試驗後，可僅替換混合連接段(圖4c，d所示部分)並保留封閉加載框架1、支座10和推力千斤頂11，進行下一種參數的連接構造4試驗。本實用新型提供了一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗加載裝置，可用於測試混合連接的抗拔性能。該裝置通過受壓加載的模式達到拉拔加載的效果，實現「轉拉為壓」，從而有效避免複雜的地錨構造，減小佔地；採用傳統經濟的推力千斤頂達到拉拔加載的目的，更易實現大噸位加載；採用裝配式結構，可實現試件的局部快速替換，有利於開展大量參數的試驗研究；該裝置克服了已有裝置的不足，構造簡單，使用方便，且通用性強，可用於各類混合連接構造的抗拔試驗，應用前景廣闊。
權利要求1.一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗加載裝置，其特徵在於，該裝置包括封閉加載框架、混合連接段、支座、推力千斤頂，所述的混合連接段包括鋼梁段、連接構造、混凝土塊；所述的封閉加載框架由鋼板焊接而成，其底座上設有四個孔與鋼梁段的下端板通過螺栓固接；所述的鋼梁段上下分別焊有端板，上端板與連接構造下端固接，下端板設有四個孔，與封閉加載框架底座通過螺栓固接；所述的連接構造上端埋入混凝土塊中，所述的混凝土塊兩端分別支承於支座上；所述的推力千斤頂沿豎向置於封閉加載框架頂部。
2.根據權利要求1所述的抗拔試驗加載裝置，其特徵在於，所述的連接構造為T型。
3.根據權利要求1所述的抗拔試驗加載裝置，其特徵在於，所述的鋼梁段為H型鋼。
專利摘要本實用新型涉及一種鋼-混凝土混合連接的抗拔試驗加載裝置，屬於結構工程技術領域。該裝置包括封閉加載框架、混合連接段、支座、推力千斤頂，所述的混合連接段包括鋼梁段、連接構造、混凝土塊；所述的封閉加載框架由鋼板焊接而成，其底座上設有四個孔與鋼梁段的下端板通過螺栓固接；所述的鋼梁段上下分別焊有端板，上端板與連接構造下端固接，下端板設有四個孔，與封閉加載框架底座通過螺栓固接；所述的連接構造上端埋入混凝土塊中，所述的混凝土塊兩端分別支承於支座上；所述的推力千斤頂沿豎向置於封閉加載框架頂部。該裝置克服了已有裝置的不足，構造簡單，使用方便，且通用性強，可用於各類混合連接構造的抗拔試驗，應用前景廣闊。
文檔編號G01N3/02GK202994567SQ20122052136
公開日2013年6月12日 申請日期2012年10月12日 優先權日2012年10月12日
發明者陶慕軒, 聶建國 申請人:清華大學