[发明专利]一种剪力键的粘结-滑移本构关系测试方法及装置

说明书

本公开提供一种剪力键的粘结‑滑移本构关系测试方法及装置，涉及建筑工程技术领域，通过剪力键建立钢梁与混凝土块之间的连接关系，沿钢梁轴向先进行力控制加载，后进行位移控制加载；加载至位于剪力键下方的混凝土破碎形成楔形破坏，剪力键产生塑性变形从混凝土块中滑出；测取加载过程中剪力键与混凝土块之间的相对滑移量、加载过程中的荷载，处理并获取加载全过程中的粘结‑滑移本构关系；通过在钢梁上施加荷载，监测此过程中剪力键的形变、滑移过程，通过最大荷载以及此时的相对位移预测全程滑移曲线，对剪力键本体进行全面的性能检测，满足实际功能的设计及施工工作的参考需求。

技术领域

本公开涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种剪力键的粘结-滑移本构关系测试方法及装置。

背景技术

随着桥梁跨径的不断提升，对桥梁的刚度需求也随之提升。钢混组合结构桥梁因其可以有效减小结构高度、提高结构刚度，充分发挥钢材的抗拉与混凝土的抗压特性。在钢混组合结构梁桥中，为保证结构的整体性，钢梁和混凝土顶、底板通过剪力连接件进行连接，其直接影响桥梁的承载性能。剪力连接件根据其在荷载作用下变形的能力分为刚性连接件与柔性连接件，其中柔性连接件应用最为广泛，柔性连接件主要包括栓钉、槽钢、弯筋、角钢等形式。

对于角钢剪力键，其加工和制造过程较为方便，因此与带头螺柱和带纵筋的剪力键相比，角钢剪力键的制造成本和时间显著降低。对于角钢剪力键，其一侧的翼缘板（腹板）和钢梁焊接，可以通过模型实验对其性能进行检测；但在其进行建模实验过程中，均通过将何在施加在混凝土块上，试件的破坏模式均为混凝土压碎破坏，随着混凝土强度的增加，由于试件与混凝土块粘结，在混凝土强度提升的同时试件的抗剪强度和刚度均增大，通过弯矩分布数据，角钢腹板承受的弯矩和剪力较大，而翼缘承受的弯矩较小，说明翼缘在抵抗剪力时贡献较小，难以获取翼缘板的性能参数，导致对剪力键本体的性能检测不够全面，难以满足实际工程的参考需求。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种剪力键的粘结-滑移本构关系测试方法及装置，通过在钢梁上施加荷载，监测此过程中剪力键的形变、滑移过程，通过最大荷载以及此时的相对位移预测全程滑移曲线，对剪力键本体进行全面的性能检测，满足实际功能的设计及施工工作的参考需求。

本公开的第一目的是提供一种剪力键的粘结-滑移本构关系测试方法，包括以下步骤：

通过连接在钢梁两侧的剪力键延伸至混凝土块内，建立连接关系，沿钢梁轴向先进行力控制加载，后进行位移控制加载；

通过位移控制加载至位于剪力键下方的混凝土破碎形成楔形破坏，剪力键产生塑性变形从混凝土块中滑出；

测取加载过程中剪力键与混凝土块之间的相对滑移量、加载过程中的荷载，处理并获取加载全过程中的粘结-滑移本构关系。

进一步地，在进行力控制加载时，当相对荷载-相对滑移量曲线出现第一个拐点后，改为位移控制加载。

进一步地，依据测取的相对滑移量和荷载，建立加载全过程的荷载-相对滑移量曲线。

进一步地，分析荷载-相对滑移量曲线，获取由最大荷载及对应时刻相对滑移量控制的剪力键的荷载滑移本构关系表达式。

进一步地，调整剪力键尺寸进行多次加载实验，获取多组实验拟合数据，对荷载滑移本构关系表达式进行验证。

进一步地，调整剪力键厚度进行多次加载实验，获取剪力键厚度与混凝土破碎楔形破坏的形状、尺寸之间的关系。

进一步地，依据加载过程中的相对滑移量、荷载，获取加载过程中的极限荷载及对应的相对滑移量。

本公开的第二目的是提供一种剪力键的粘结-滑移本构关系测试装置，包括以下内容：