[發(fā)明專利]一種測量鋼與混凝土界面剪力的裝置及其測量方法

在審

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• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107655826A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伍凱;南洋;林詩琪;李輝;陳峰
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 竇賢宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測量剪力的裝置及方法，特別是涉及一種測量鋼與混凝土界面剪力的裝置及其測量方法。

背景技術(shù)

鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)是將型鋼或鋼管與混凝土經(jīng)過一定方式組合在一起而后共同工作的一種結(jié)構(gòu)形式，所得到的結(jié)構(gòu)形式的整體工作性能要明顯優(yōu)于兩者性能的簡單疊加。而我們常見的組合結(jié)構(gòu)或構(gòu)件主要包括型鋼混凝土、圓鋼管混凝土與方鋼管混凝土等，由于各種組合結(jié)構(gòu)具有各自的優(yōu)越性能，在近年來，鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，成為一種新的結(jié)構(gòu)體系。

型鋼混凝土優(yōu)異的力學(xué)性能是建立在型鋼與混凝土整體工作的基礎(chǔ)上，而型鋼與混凝土之間足夠的黏結(jié)力或設(shè)置的剪力連接件是保證型鋼與混凝土共同工作的前提，正是這種作用力使得型鋼混凝土作為一種真正的“組合結(jié)構(gòu)”。研究表明，組合結(jié)構(gòu)中鋼-混凝土界面在受力后期存在滑移現(xiàn)象，這種現(xiàn)象直接影響型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能，如構(gòu)件的破壞形態(tài)、極限承載能力、裂縫的形成和發(fā)展、變形以及結(jié)構(gòu)的耐久性等。鋼與混凝土的界面問題是組合結(jié)構(gòu)的基本問題之一。相比鋼筋混凝土，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)界面黏結(jié)作用力遠(yuǎn)小于鋼筋混凝土界面的黏結(jié)力，有研究表明這一比例大概是0.45:1，這主要由界面形態(tài)決定的，在兩者含鋼率相同的情況下，型鋼與混凝土的接觸面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼筋與混凝土。由于組合結(jié)構(gòu)界面間力學(xué)關(guān)系復(fù)雜，計算模型較難建立，大部分型鋼混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)計算方法均規(guī)避界面問題。

現(xiàn)有的研究成果，不論是論文或專利都集中于鋼與混凝土的界面粘結(jié)滑移問題上，并且界面的粘結(jié)力和變形都是通過型鋼的應(yīng)變或滑移值間接轉(zhuǎn)化過來的。但是，對于組合結(jié)構(gòu)來說，型鋼與混凝土間的剪力也是一項極其重要的指標(biāo)，由于界面剪力傳遞的復(fù)雜性使界面剪力難以測量，尚缺少專門的測量鋼與混凝土界面剪力的裝置極其測量方法。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種測量鋼與混凝土界面剪力的裝置及其測量方法。

技術(shù)方案：一種測量鋼與混凝土界面剪力的裝置，包括連接板、定位螺栓、滑動螺栓和半導(dǎo)體彈簧，所述連接板上設(shè)有一個圓螺栓孔和三個拱形孔，以圓螺栓孔為原點，三個拱形孔分別分布于0°、45°和90°方向，每個拱形孔與圓螺栓孔在連接板截面內(nèi)通過通孔相連，圓螺栓孔用于嵌套定位螺栓，拱形孔用于嵌套滑動螺栓，半導(dǎo)體彈簧穿過通孔將所述定位螺栓和滑動螺栓連接。

所述定位螺栓和滑動螺栓結(jié)構(gòu)相同，各自包括螺紋段、螺母、上套筒、下套筒和螺帽，螺母與上套筒固定連接，從螺紋段的一端旋進(jìn)，下套筒和螺帽依次從螺紋段的另一端旋進(jìn)；螺帽頂面設(shè)有嵌槽，下套筒的下半部可旋入嵌槽內(nèi)，螺帽的底面設(shè)有金屬片。

所述半導(dǎo)體彈簧包括半導(dǎo)體彈簧主段和位于主段兩端的連接段，主段穿過連接板的通孔通過連接段與定位螺栓或滑動螺栓安裝固定，連接段可嵌套在定位螺栓或滑動螺栓的螺紋段的凹槽內(nèi)，通過旋擰下套筒使上套筒、半導(dǎo)體彈簧的連接段和下套筒夾緊，半導(dǎo)體彈簧的徑心與通孔的徑心保持在同一直線上并平行于連接板板面。

所述圓螺栓孔孔徑為25mm，拱形孔孔徑為72.5mm×25mm，通孔孔徑為15mm，圓螺栓孔與拱形孔的孔心距為90mm。

一種測量鋼與混凝土界面剪力的裝置，包括連接板、定位螺栓、滑動螺栓和半導(dǎo)體彈簧；所述連接板上設(shè)置有一個與定位螺栓適配的圓螺栓孔和至少三個與滑動螺栓適配的拱形孔，所述圓螺紋孔的中心位于各拱形孔的中軸線上，相鄰拱形孔的中軸線的夾角為45°，拱形孔與圓螺栓孔之間設(shè)置有通孔，所述定位螺栓和滑動螺栓各自包括螺紋段、連接有套筒并與螺紋段螺接的上螺母和下螺母，半導(dǎo)體彈簧穿過通孔，且其兩端分別連接在定位螺栓和滑動螺栓上，并通過定位螺栓和滑動螺栓上的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)使其兩端與歐姆表電連接；當(dāng)滑動螺栓與定位螺栓之間的相對位置變化時，半導(dǎo)體彈簧被壓縮或拉長，電阻發(fā)生變化，進(jìn)而計算滑動螺栓與定位螺栓之間的距離。

所述上螺母或下螺母與套筒卡接或螺接固定。

一種包含上述的測量鋼與混凝土界面剪力的裝置的組合結(jié)構(gòu)，包括需要安裝該測量裝置的構(gòu)件、包裹在測量裝置上的一層塑料薄膜以及澆筑在該測量裝置上的混凝土覆蓋層；該構(gòu)件上預(yù)先設(shè)置螺栓孔，螺栓孔包括一個圓螺栓孔和三個長螺栓孔，所述圓螺栓孔與連接板上設(shè)置的圓螺栓孔對應(yīng)，所述三個長螺栓孔的位置與連接板上設(shè)置的三個拱形孔相對應(yīng)；該測量裝置通過定位螺栓固定于需要安裝該測量裝置的構(gòu)件上的圓螺栓孔上，滑動螺栓可在拱形孔和長螺栓孔的縱向自由滑動。

所述需要安裝該測量裝置的構(gòu)件為鋼板或型鋼。

所述長螺栓孔的孔徑為85mm×25mm，邊緣用圓角處理。