[发明专利]基于自平衡原理的压型钢板与混凝土水平粘结力测量装置

说明书

本发明公开了一种基于自平衡原理的压型钢板与混凝土水平粘结力测量装置，用以压型钢板与混凝土水平粘结力测量试验，测量方法简单，测量数据丰富，测量结果准确。该装置主要包括加载系统、导向系统、测量系统以及显示分析系统，其构造简单，便于安装，且装置采用DIC方法测量应变，测量方法简单，测量内容丰富；此外，本发明装置为自平衡系统，省去了反力墙这一体型大而复杂的装置，并且两端加载的方式解决了压型钢板局部锚固的难题；其中导向系统确保了加载方向为水平方向，测量粘结力为压型钢板与混凝土间水平粘结力，测量结果准确。

技术领域

本发明属于桥梁工程测量技术领域，具体涉及一种基于自平衡原理的压型钢板与混凝土水平粘结力测量装置。

背景技术

压型钢板-混凝土组合截面作为工程建设中的一种常用截面，广泛用于楼面板，桥面板等工程结构上。相较于普通的钢筋混凝土结构，压型钢板-混凝土组合结构有着以下显著优势：(1)在施工阶段，组合桥面板中的钢板可以承担部分施工荷载，起到模板作用，还可以免除模板拆卸，且组合桥面板部分可以预制，大大简化了施工工序，保证了施工质量。(2)在使用阶段，组合桥面板的钢板被用作混凝土的受拉部分，可以抵抗板体截面的正弯矩，与混凝土一起共同提高抗承载能力，可只布置抵抗混凝土收缩和温度影响的构造筋以及支座处的负弯矩区的受拉钢筋，大大减少了钢筋用量。

研究表明，压型钢板-混凝土组合截面一般会发生竖向剪切，正截面受弯，纵向水平剪切破坏三种破坏模式，这其中纵向水平剪切破坏较为常见，反映了压型钢板与混凝土间粘结力的大小。提高压型钢板与混凝土间粘结力的大小，能够提高压型钢板与混凝土间的组合效应，进而提高压型钢板-混凝土组合截面的承载能力。工程应用中，往往通过在交界面设置剪力连接件的形式增强其界面间粘结力，提高纵向剪切承载力。对于压型钢板与混凝土的连接件，一般采用较多的是预埋焊钉连接件，开孔板焊接连接件。近年来不断出现新的剪力连接件的形式，对于新的剪力连接件形式以及不同剪力连接件的布置方式，在实际工程应用前往往需要经过实验验证连接是否可靠，这其中最主要的便是测量压型钢板和混凝土的纵向剪切承载力，因此，通过实验测量压型钢板与混凝土间水平粘结力尤为重要。

为测量压型钢板与混凝土间水平粘结力，大部分学者采取竖向加载的方式进行测量，测量流程大致为：预制压型钢板-混凝土组合构件，预制过程中预埋测量混凝土应变与压型钢板应变的应变片；安装压型钢板-混凝土组合构件至预定定位置，一般采取简支的布置形式；安装位移计及加载装置，加载装置一般采用千斤顶，通过分配梁实现压型钢板-混凝土组合构件的多点竖直加载；逐级施加荷载并测量预埋应变片的应变值，位移计的位移值，加载装置的加载力的大小，进而输出各种测量结果。通过此种测量方式，能够通过相关计算公式求得混凝土与压型钢板间的粘结力大小，进而得出压型钢板与混凝土间粘结力-滑移位移曲线，得出构件在破坏时的压型钢板-混凝土界面间粘结力大小。但是，此种实验方式测量压型钢板与混凝土间粘结力，构件实际受力为受弯，通过相关公式求得界面间粘结力并不直观。实验数据的丰富度取决于预埋应变片的多少，想要取得较多地方的应变，必须埋设较多应变片，使得构件预制过程较为繁琐，且应变片数量越多，应变片失效概率越大，可能会对实验结果产生较大误差。在加载过程中，观察裂缝发展时，由于构件本身受弯会产生一定数量受弯裂缝，与交界面剪切裂缝混杂在一起，不利于观察交界面受剪裂缝。因此，该实验装置及其配套的实验方案虽然较为成熟，应用较多，但对于实验人员的实验经验有较高要求。

为测量剪力连接件性能，也有学者采用了抗剪连接件推出实验。这种实验方式采用的装置主要包括作动器，加载钢梁，位移计，力传感器，夹具等，实验装置如图1(a)和图1(b)所示。测量流程大致为：预制及安装构件；安装位移计及传感器等测量装置；通过作动器的活塞下伸，下压加载钢梁，再传力至钢梁，按照预设的加载方式加载，收集实验数据，测量钢梁和混凝土板间的连接件的性能。这个推出实验较为广泛应用在钢梁与混凝土之间剪力连接件的实验测量上，但由于施加推出力时直接施加在钢梁上，并不适用于压型钢板与混凝土间粘结力测量，因为压型钢板刚度较小，直接将力加载在压型钢板上时会有较大的局部应力，因此此种实验方法并不适用于测量压型钢板与混凝土间粘结力。