一种配合压力试验机使用的剪力钉抗拔试验加载装置的制作方法

本发明涉及桥梁工程，具体涉及一种配合压力试验机使用的剪力钉抗拔试验加载装置。

背景技术：

钢-混凝土组合结构是在混凝土结构、钢结构基础上发展起来的结构形式，钢筋混凝土构件与钢构件通过连接件组合，使混凝土与钢材协同工作共同受力，发挥各自的材料优势。组合结构具有自重轻的优势，降低了地震响应，同时通过合理受力缓解了混凝土开裂的问题，部分钢构件可作为混凝土的模板大大简化了施工过程缩短工期，组合结构能降低用钢量，并具有更大刚度和更好的稳定性。因此钢-混凝土组合结构在近些年获得快速发展，并大量应用于实际工程，特别是大跨结构及高层结构。

钢-混凝土组合结构的优势得以发挥的前提是两种材料能够有效可靠“组合”，很大程度上取决于剪力连接件，组合结构中剪力连接件的作用主要体现在：传递钢构件与混凝土构件交界面的剪力，抵抗两者间的滑移，以及防止掀起即防止两种材料层的分离。以上两点保证了钢材与混凝土共同受力协调变形，因此剪力连接件的抗剪和抗拔性能是研究组合结构的核心问题。目前研究准静态剪力钉抗拔性能的主要方法是准静态剪力钉抗拔试验，采用的加载装置通常有两种：一种是使用穿心千斤顶的反力架装置如图10所示，另一种是使用夹具拉拔剪力钉如图11所示。

如图10所示，该装置中将剪力钉埋置于大体积混凝土中，混凝土上放置穿孔的反力架，在反力架上放置穿心千斤顶和力传感器；剪力钉焊接在工字钢梁上，工字钢梁与加载杆连接贯穿反力架、千斤顶及力传感器，在顶部用高强螺母固定。该装置通过穿心千斤顶推动加载杆上移产生拉拔效果，达到了剪力钉拉拔的效果，但装置整体巨大，浪费材料。且反力架和工字钢梁需要进行验算及特制，不具有通用的便利，最重要的是这种加载方式容易产生偏载。

如图11所示，采用夹具型式，该装置将剪力钉抗拔试件放置于钢套筒中，钢套筒底板穿孔用于剪力钉穿出，钢套筒上端固定于上方基座上，穿出的剪力钉使用液压夹具夹持，夹具固定于下方基座上。该装置通过液压夹具向下移动施加拉力，但是混凝土下表面与套筒接触，无法用于研究剪力钉的锥体破坏。此外，剪力钉被液压夹具夹头夹持截面容易先于钉身其他部位屈服破坏。

技术实现要素：

本发明提供一种使得试验加载更加便捷、数据采集更加准确方便，提高试验装置的通用性的配合压力试验机使用的剪力钉抗拔试验加载装置。

一种配合压力试验机使用的剪力钉抗拔试验加载装置，包括内部中空设置的装置本体和设置在其内部的置物架；置物架包括n条支腿，n≥3，相邻支腿上部通过支柱连接形成n边形结构；置物架支腿外侧与装置本体内壁滑动接触；置物架支腿下端伸出装置本体镂空的底面；混凝土部分放置在置物架上，剪力钉钉头端埋设在混凝土内，另一端伸出装置本体底面；剪力钉伸出装置本体底面一端设置外螺纹，设置有高强螺栓；压力试验机的加载头与装置本体上端接触用于加载压力。

进一步的，所述置物架支腿外侧均设置有滑轮，装置本体内壁对应位置设置凹槽。

进一步的，所述装置本体外侧设置有m个加劲装置，加劲装置包括沿装置本体外表面设置的第一竖板和与第一竖板平行的第二竖板；还包括一端与第一竖板连接另一端与第二竖板连接的横板。

进一步的，所述装置本体上端设置有承力装置，加载头通过承力装置向装置本体施加压力。

进一步的，所述承力装置下端与加劲装置上端卡接。

进一步的，所述承力装置为十字形结构。

进一步的，所述装置本体底面为十字形结构支撑件，支撑件上设置有用于剪力钉穿过的通孔。

进一步的，所述高强螺栓和装置本体底面之间设置有垫片。

本发明的有益效果是：

(1)本发明改变了传力方向，用压力荷载实现剪力钉拔出的效果，搭配压力试验机使得剪力钉拔出试验更便于加载；

(2)本发明装置本体外设置有加劲装置，刚度大大提升，不易变形，可将压力试验机加载头的位移作为剪力钉拔出的位移，便于保证数据的精确性，简化加载和记录过程，且发生破坏时可避免混凝土迸溅的危险；

(3)本发明置物架外设置有滑轮可避免装置本体与置物架碰撞卡死，减小两者之间的接触和摩擦，且配合钢套筒内壁的滑槽可有效限位，避免试件的偏心加载，同时为试件混凝土底面保留足够大的空间，不妨碍混凝土锥体破坏的可能；

(4)本发明中的承力装置可将压力荷载均匀传递到装置本体上；

(5)本发明结构简单、受力合理、传力清晰，可满足所有剪力钉准静态抗拔试验的使用，加载及测量过程方便快捷，测量数据精度高无需校准，同时满足安全性的需求。

附图说明

图1为本发明装置立体剖视图。

图2为本发明装置本体结构示意图。

图3为本发明装置本体俯视图。

图4为本发明装置置物架结构示意图。

图5为本发明装置本体和置物架位置关系图。

图6为本发明置物架与混凝土试件位置关系图。

图7为本发明装置剪力钉固定方式结构示意图。

图8为本发明装置承力装置结构示意图。

图9为本发明装置在压力试验机中放置位置示意图。

图10为反力架型剪力钉抗拔试验装置示意图。

图11为液压夹具型剪力钉抗拔试验装置示意图。

图中：1-承力装置，2-加载头，3-装置本体，3a-加劲装置，3b-支撑件，3c-凹槽，4-置物架，4a-滑轮，5-高强螺栓，6-混凝土。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1～9所示，一种配合压力试验机使用的剪力钉抗拔试验加载装置，包括内部中空设置的装置本体3和设置在其内部的置物架4；置物架4包括n条支腿，n≥3，相邻支腿上部通过支柱连接形成n边形结构；置物架4支腿外侧与装置本体3内壁滑动接触；置物架4支腿下端伸出装置本体3镂空的底面；混凝土6部分放置在置物架4上，剪力钉一端埋设在混凝土6内，另一端伸出装置本体3底面；剪力钉伸出装置本体3底面一端设置外螺纹，设置有高强螺栓5；压力试验机的加载头2与装置本体1上端接触用于加载压力。

装置本体3外侧设置有m个加劲装置3a，加劲装置包括沿装置本体3外表面设置的第一竖板和与第一竖板平行的第二竖板；还包括一端与第一竖板连接另一端与第二竖板连接的横板。本实施例中装置本体3采用钢套筒制备，加劲装置3a采用型钢，加劲装置3a用于防止钢套筒加载中发生局部屈服；装置本体3底面为十字形结构支撑件3b，支撑件3b上设置有用于剪力钉穿过的通孔。支撑件3b采用型钢架制备，其刚度大，避免了变形导致的拔出位移数据偏大的结果，且不妨碍置物架4放置空间。

置物架4支腿外侧均设置有滑轮4a，装置本体3内壁对应位置设置凹槽3c。本实施例中置物架4由4个支腿，支腿采用方形钢柱连接而成，混凝土6试件放置于置物架4上以提供竖向支撑，置物架4每个支腿外侧均设置有两个定滑轮4a。置物架4设置在钢套筒内，钢套筒内壁凹槽3c为置物架4外壁滑轮4a的导槽。可保证钢套筒的竖向位移防止偏载，同时可消除二者之间的滑动摩擦，使荷载完全作用于剪力钉。

装置本体3上端设置有承力装置1，加载头2通过承力装置1向装置本体3施加压力。承力装置1下端与加劲装置3a上端卡接；承力装置1为十字形结构；承力装置1设置在装置本体3顶部，承力装置1采用钢卡卡住装置本体3外壁的加劲装置3a即型钢，避免两者滑动脱落，最终将加载装置整体置于压力试验机加载头间进行加载，如图9所示。

高强螺栓5和装置本体3底面之间设置有垫片；混凝土6试件放置于置物架4上，剪力钉钉头端埋设在混凝土6中，另一端穿过装置本体3下端的支撑件3b上的圆形通孔，伸出部分线车出螺纹，使用高强螺栓5固定限位，可在高强螺栓5与支撑件3b之间增加钢制备的垫片避免应力集中。

本发明改变传力方向，用压力荷载实现剪力钉拔出的效果，搭配压力试验机使得剪力钉拔出试验更便于加载；使用型钢加固钢套筒，钢套筒的刚度大大提升，不易产生变形，可将压力试验机加载头的位移作为剪力钉拔出的位移，便于保证数据的精确性，简化加载和记录过程，且发生破坏时可避免混凝土迸溅的危险；置物架外壁的滑轮可避免型钢钢套筒与置物架碰撞卡死，减小二者之间的接触和摩擦，且配合钢套筒内壁的滑槽可有效限位，避免试件的偏心加载，同时为试件混凝土底面保留足够大的空间，不妨碍混凝土锥体破坏的可能；顶部受载型钢架可将压力荷载均匀传递到钢套筒上；试件尺寸较小，制作时模板易于制作且节约材料。本发明构造简单，受力合理，传力清晰，可满足所有剪力钉准静态抗拔试验的使用，加载及测量过程方便快捷，测量数据精度高无需校准，同时满足安全性的需求。