一种实用型抗剪件承载力试验装置

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种实用型抗剪件承载力试验装置。

背景技术

自上世纪二十年代以来，组合构件及结构不断被工程届认可并推广使用。同时针对组合构件及结构的研究工作也不断增加和深入，目前比较常见的装配式钢结构与混凝土组合构件及结构的优势逐渐显露出来。

在装配式钢结构与混凝土组合构件及结构中，钢结构具有连接方便，抗拉性能好，有利于工厂化施工等特点。而混凝土具有成本低廉，易于取材，防火性能好，有良好的抗压性能等特点。装配式钢结构与混凝土组合构件及结构充分利用了两种材料的优势。不仅提高构件及结构的承载能力、抗震能力，增加结构的延性，同时也避免了纯钢结构造价高，钢筋混凝土结构自重大等缺点。在装配式钢结构与混凝土组合构件及结构中，抗剪件主要用来抵抗钢梁与混凝土板之间的剪力作用。限制两者之间的相对滑移，并在一定程度上防止混凝土板的翘起或空鼓、脱落等工程隐患。

通过抗剪件将钢梁与混凝土组合成一个有机整体，使得钢梁和混凝土翼板能够协同工作，然而，抗剪件的抗剪承载力往往是影响装配式钢结构与混凝土组合构件及结构抗剪性能的关键因素。

目前，现有的对抗剪件的抗剪承载力进行检测的方式多以装配式钢梁-混凝土构件及结构整体为研究对象，由于检测设备的结构单一，只能通过对整体施加单一荷载来判断中间抗剪件的弯曲变形情况及抗剪情况等。但目前对于单独抗剪件力学性能的研究相对还比较稀少，方法较为局限，未能或很难更好地达到预期结果，更不能同步测量抗剪件极限抗剪承载力和有效变形及两个方向运动轨迹等重要参数，给抗剪件的承载力试验带来了诸多不便，因此研究一种实用的抗剪件承载力试验装置是必要的。

发明内容

针对现有设备存在的缺陷和问题，本发明提供一种实用型抗剪件承载力试验装置，有效的解决了现有设备中存在的只能施加单一荷载来判断中间抗剪件的弯曲变形情况，且在试验过程中缺少测定变形量的参照物，仅仅靠试验人员肉眼观测，致使实验精度差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种实用的抗剪件承载力试验装置，包括加载控制装置和测量采集装置；所述加载控制装置包括液压牵引杆、钢绞绳和导向轮，所述液压牵引杆沿水平方向设置，钢绞绳的始端固定在液压牵引杆的杆体上，并经导向轮导向后固定在抗剪件上；测量采集装置包括水平采集单元和竖直采集单元；所述水平采集单元包括指针、导轨、百分表和水平坐标纸；附加钢板沿水平方向固定在试验台上，抗剪件上设置有采集点，水平坐标纸铺设附加钢板上；所述导轨沿水平方向固定在试验台或者附加钢板的上方，并与抗剪件的采集点对应，指针套装在导轨上，并且可导轨滑动，指针的末端正对采集点，百分表的触头顶触在指针的端部；所述竖直采集单元包括竖板和竖直坐标纸；所述竖板沿竖向设置，并位于导轨的相对侧，竖直坐标纸设置在竖板上，用于标识采集点在竖直方向的有效位移。

进一步的，所述采集点上设置有安装孔，转孔内固定有激光发射头，竖直坐标纸的背面设置有探测头，探测头能够对激光发射头上的路径和位移进行采集。

进一步的，所述百分表通过磁力表座固定在附加钢板上。

进一步的，所述附加钢板的四角处经紧固螺栓固定在试验台面上。

进一步的，所述液压牵引杆为分离式双方向作用的液压千斤顶，且上设置有油压表。

进一步的，所述导向轮与液压牵引杆的端部齐平，使钢绞绳的施力段处于水平状态。

本发明的有益效果：本发明主要用于研究单独抗剪件力学性能，包括加载控制装置和测量采集装置，其中加载控制装置主要利用液压千斤顶对抗剪件施加加载力，施加加载力度可逐级增加，且可通过油压表得到加载力的具体指，适用于试验要求，液压千斤顶通过钢绞绳与抗剪件连接，钢丝绳的末端经夹具固定在抗剪件的指定部位，同时在抗剪件上设置有采集点；测量采集装置包括水平采集单元和竖直采集单元，其中水平采集单元将指针套装在滑道内，并能滑动使其能通过调节正对采集点，并利用百分表对指针的微小形变进行测定，从而得到抗剪件在X方向上的有效位移；并且每次变化节点均能在水平坐标纸上标识；竖直采集单元设置了竖向坐标纸，竖向坐标纸的规格与水平坐标纸的规格一致，便于进行对比，通过标识采集点在竖直坐标纸上的位移，从而得到抗剪件在Y方向的有效位移和运动轨迹。

同时本发明中为了方便采集Y方向上的轨迹和节点，在采集点上设置了激光发射头，激光发射头重量轻，体积小，随着抗剪件一起移动，且始终与竖直坐标纸保持垂直，方便试验人员记录。

由此本发明公开了一种实用的抗剪件承载力试验装置，为了研究单独抗剪件力学性能提供了一种有效的试验加载测量装置，此项加载方式及抗剪件的破坏形态均与实际受力情况较为接近，可获得抗剪件各个时刻的抗剪承载力及其对应的水平方向上的相对有效位移、对应的垂直方向上的相对有效位移以及抗剪件变形过程的运动轨迹；还可得到单独抗剪件的抗剪极限承载力及其相对有效位移；通过各个时刻的抗剪承载力及其相对有效位移，可得到水平方向与垂直方向上与试验同步的荷载位移曲线。通过荷载位移曲线能充分分析单独抗剪件的抗剪性能、参与贡献率服务等特性。此试验装置为测量抗剪件极限抗剪承载力和有效变形提供了一种新的检测方法，且此试验方法简单，数据较为精确，实用性强，操作方便，是抗剪件的承载力试验的一大创新。

附图说明

图1为本发明的立面结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

图中的标号为：1为试验台，2为液压千斤顶、3为活塞杆、4为油泵、5为导向轮，6为附加钢板，7为抗剪件，8为紧固螺栓，9为磁力表架，10为导轨，11为指针，12为百分表、13水平坐标纸，14为竖直坐标纸。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：本实施例旨在提供一种实用的抗剪件承载力试验装置，为研究单独抗剪件力学性能提供了一种有效的试验加载测量装置，针对现有的结构中存在的只能施加单一荷载来判断中间抗剪件的弯曲变形情况，且在试验过程中缺少测定变形量的参照物，仅仅靠试验人员肉眼观测，致使实验精度差的问题，本实施例提供了一种操作简单，精度高，并在水平和竖直方向设置了两个参考物，来标识其有效位移。

具体的，如图1-2所示，一种实用型抗剪件承载力试验装置，包括加载控制装置和测量采集装置；其中加载控制装置用于对抗剪件施加加载力，测量采集装置用于对水平和竖直方向的有效位移和轨迹进行采集并记录；两者具体结构如下。

所述加载控制装置包括液压牵引杆、钢绞绳和导向轮5，所述液压牵引杆沿水平方向设置，钢绞绳的始端固定在液压牵引杆的活塞杆3上，并经导向轮5导向后固定在抗剪件7上；液压牵引杆包括液压千斤顶2、活塞杆3、油泵4、进油管（前）和回油管（后），千斤顶为分离式双向作用液压千斤顶，推力记载部件为油压表；导向轮5为定滑轮，定滑轮置于液压千斤顶2和抗剪件7之间，且定滑轮的最低点与活塞杆中心位于同一水平面上其主要目的为调节力的方向，使钢绞绳的施力段处于水平状态，同时在使用时定滑轮使抗剪件、定滑轮与活塞杆三者中心位于同一水平面上，方便控制力的有效传递。

测量采集装置包括水平采集单元和竖直采集单元；所述水平采集单元包括指针11、导轨10、百分表12和水平坐标纸13；附加钢板6沿水平方向固定在试验台1上，具体的固定方式为所述附加钢板6的四角处经紧固螺栓8固定在试验台1上，使其在水平方向上不产生相对位移。

抗剪件7上设置有采集点，采集点的设置方式可以为在抗剪件上固定有采集座，采集座上设置有采集点，采集点的设置应正对抗剪件的中部，采集点最能反映处抗剪件整体状况；水平坐标纸13铺设附加钢板6上；所述导轨10沿水平方向固定在试验台或者附加钢板的上方，并与抗剪件7的采集点对应，指针11套装在导轨10上，并且可导轨10滑动，指针11的末端正对采集点，百分表12的触头顶触在指针的端部。

所述竖直采集单元包括竖板和竖直坐标纸14；所述竖板沿竖向设置，并位于导轨的相对侧，竖直坐标纸14设置在竖板上，用于标识采集点在竖直方向的有效位移。

本实施例中如图1、图2所示，一种实用的抗剪件承载力试验装置，主要包括加载控制装置、测量采集装置；抗剪件一侧通过磁力表架固定一百分表，并在附加钢板上设置水平坐标纸13；另一侧固定一与附加钢板垂直的竖板，在竖板上设置竖直坐标纸14；抗剪件外端部固定有钢绞绳。穿过定滑轮5与千斤顶的活塞杆3相连。当活塞杆3收回时拉动钢丝绳，会使抗剪件受到剪力作用，通过百分表12示数的变化及抗剪件7在坐标纸13上水平方向及垂直方向上的投影，可得到抗剪件7在受力状态下各个时刻的相对有效位移及在垂直方向上的运动轨迹等。

具体实施步骤如下：

步骤（1）使用前先检查液压千斤顶各部分是否正常,主要检查活塞、接头、高压软管等处是否漏油；检查定滑轮是否固结于地面，且滑轮滚动无摩擦，检查指针是否可以在指针滑槽内自由的左右移动；检查测量百分表杆活动的灵活性。

步骤（2）将抗剪件7固定在试验台面1上，通过4组紧固螺栓8连接固定在试验台上。检查螺栓锁紧情况，附加钢板6与试验台面1是否完全接触，确保试验过程中不发生水平方向的移动；在附加钢板6的平面上置水平坐标纸，且在附加钢板6一侧靠边位置各固定一个磁力表架，并将指针滑槽10置于磁力表架9上。在同侧再用一磁力表架9固定百分表12，百分表12的触头指向指针11根部，指针11的端部恰好指向抗剪件7的外端部中央位置的采集点处；在另一侧用两组磁力表架9固定一与附加钢板垂直的竖板，在竖板上置一坐标纸13，分别在水平坐标纸和竖直坐标纸上标记出抗剪件6所在的初始位置。

步骤（3）. 将千斤顶2固定在剪力墙上，钢绞绳一端连接千斤顶的活塞杆3中心，绕过定滑轮5，钢绞绳另一端连接在抗剪件7的外端部，确保钢绞绳两端连接牢靠。

步骤（4）. 试验加载为荷载控制，以便实时观测抗剪件7产生的有效位移。

试验加载方式为：利用油泵进行加压，通过观察油泵上配套的荷载表示数来判断所施加荷载的大小。试验采用由小到大、逐级增加的方法来进行荷载的控制。当活塞杆收回时拉动钢绞绳另一端固定的抗剪件。观察抗剪件在垂直方向和水平方向是否产生位移现象，并在坐标纸上记录下各个时刻抗剪件所在的投影点；百分表触头所连接的指针可实时反映出抗剪件的受力变形状况，读数相对较为精确；两次施加荷载应间隔3min左右，逐次增加荷载。当加载至中后期，抗剪件的相对位移变化相对较大，可小幅度控制进行加载，直至试件破坏；试验可得到抗剪件各个时刻的抗剪承载力及其对应的水平方向上的相对有效位移、对应的垂直方向上的相对有效位移以及抗剪件变形过程的运动轨迹；得到单独抗剪件的抗剪极限承载力及其相对位移；通过各个时刻的抗剪承载力及其相对位移，得到垂直方向与水平方向上与试验同步的荷载位移曲线，进而进行分析抗剪件在装配式钢构件-混凝土组合构件及结构中的作用及影响等。

综上所述，采用本发明试验装置及试验测试方法，可以有效地获得抗剪件各个时刻的抗剪承载力及其对应的垂直方向及水平方向上的相对有效位移及轨迹，还可得到单独抗剪件的抗剪极限承载力及其相对位移等。而且还能充分分析单独抗剪件的抗剪性能，为分析抗剪件对装配式构件或结构的参与贡献率服务等。另外，还可用来分析混凝土、抗剪件及钢部件等组合构件及结构相互之间的协调工作性能等。因此，本发明试验装置及试验测试方法可为更好地研究抗剪件的力学性能提供一种新的思路和途径。获得的试验结果可为抗剪件在装配式构件及结构中的应用和推广提供重要依据和参考，具有一定的研究及实际工程意义等。

实施例2：本实施例与实施例1基本相同，其不同在于：本实施例对采集点的设置方式进一步限定。

所述采集点上设置有安装孔，转孔内固定有激光发射头，竖直坐标纸的背面设置有探测头，探测头能够对激光发射头上的路径和位移进行采集。

本实施例中在采集点处设置了激光发射头，激光发射头体积小，重量轻对抗剪件承载力测试影响小，同时能向竖直坐标纸上发出激光，激光打在坐标纸上，方便试验人员在坐标纸上进行打点，同时探测头能记录激光位移的路径行走影像，并通过处理后提取其在竖直坐标纸上的行走路径；本实施例中的激光发射头同样适用于水平坐标纸上，不详述。

本实施例中水平坐标纸和竖直坐标纸的规格一致，且通过百分表对X方向的位移进一步量化，提高了测定的精度，并通过换算得到坐标纸上的有效位移，并作为标准评判Y方向的有效位移，提高了检测的精度。

实施例3：本实施例与实施例1基本相同，其不同在于：本实施例对指针的结构进一步说明。

指针在初始状态指向采集点，随着采集点发生位移，可驱动指针在导轨内滑动，为了方便标识采集点的位置，指针的末端向下垂直设置有参考杆，在移动指针时，参考杆与采集点位置对应即可说明指针移动到位，并通过百分表的读数得到精确的位移情况。

本发明中，通过钢绞绳将千斤顶的活塞杆与定滑轮进行连接，另一端连接至抗剪件外端部。当活塞杆反向运动时带动抗剪件，使抗剪件受到剪切作用；随着油压的逐级增加，抗剪件变形愈加明显。在抗剪件水平方向和垂直方向的坐标纸上记录下抗剪件在各个时刻的投影点，可得到每时刻的对应位移；还可得到垂直方向上抗剪件变形过程的运动轨迹；百分表触头所连接的刻度指针可实时反映出抗剪件的相对有效位移，读数相对较为准确；此试验还可得到单独抗剪件的抗剪极限承载力及其相对位移；通过各个时刻的抗剪承载力及其相对位移，得到垂直方向与水平方向上与试验同步的荷载位移曲线。通过荷载位移曲线能充分分析单独抗剪件的抗剪性能、参与构件或结构的贡献率服务等特性。此试验装置可为测量抗剪件极限抗剪承载力和有效变形及两个方向运动轨迹等提供了一种新的检测方法。此试验方法相对简单，数据相对较为精确，可获得的测试参数相对较多。所测量的抗剪件的对象、数量、位置不唯一，具有较大的可行性与适用性。