2022年10月19日
我们提出了一种测试方案,该方案可与广泛使用的分析方法相结合,用于评估剪力连接件的力学性能,以指导保温混凝土墙板的设计,进而预测全尺寸保温板的整体力学行为。
该测试方法可解答如何以可重复的方式测试混凝土保温墙板连接件的问题。本测试方案的主要优势在于其变异性低且易于执行,无论连接件的类型、样式或材料如何,均可适用于不同的有限元分析或其他基于基本原理的设计技术。首先,如有需要,可通过更改连接件的边缘距离来调整测试边缘距离的净空尺寸。
指出代表所关注设计工况的混凝土目标抗压强度。然后,选择要测试的离散型或连续型剪力连接件。接着,穿透泡沫保温层,并将连接件放置在供应商指定的位置。
然后,将新鲜混凝土倒入模板中,并充分振捣,以防止混凝土内形成较大的气孔或浇筑不密实。接着,放置含有连接件的第一层保温材料,使其与新鲜混凝土接触。为确保连接件周围混凝土充分密实,应使用内部混凝土振捣器以每分钟12,000次振动频率对连接件进行振捣,除非连接件制造商另有建议。
然后,在混凝土的中间层放置一个承重一吨的吊装锚,以便于搬运。将第二层钢筋放置在中层空腔的中央。浇筑第二层新混凝土,并充分振捣密实,随后放置含有连接件的第二层保温材料,或将连接件安装到泡沫中。
接下来,将第三层钢筋放置在第三层混凝土中心位置的模板中,并浇注第三层也是最后一层新鲜混凝土,充分振捣。测试试件与所制作的试件有所不同,因为该试件的资助方要求更大的边缘距离间距,从而导致试件尺寸更宽。在外部混凝土层底部放置两条尺寸为3 × 100 × 600毫米的聚四氟乙烯垫片条,以减少测试过程中的摩擦阻力。
接下来,将试件置于加载框架下方,使中间混凝土层的中心对准加载装置。然后,使用混凝土螺钉将钢角固定在中间层上,并通过垫圈或其他间隔物在钢角与混凝土表面之间留出至少5毫米的间隙,以防止钢角与试件发生不必要的接触。随后,将位移传感器安装在试件两侧相对的外部层上,用于测量钢角相对于其在外部层上固定位置的移动情况。
在试件上部松松地放置一条50毫米宽的尼龙带,以确保意外的脆性连接件断裂不会对周围造成任何损坏,并确保该尼龙带足够松弛,不会干扰试件的位移。将载荷传感器居中放置在中间叶的顶部,夹在两块20 × 150 × 150毫米的钢板之间,并确保钢板不超出中间叶的范围,以免在试件变形过程中影响保温层。以至少10赫兹的采样率开始数据采集,以确保正确记录载荷和位移。
将试件置于中心位置加载,直至达到最大实际位移且承载力显著下降。将已测试的试件移至清洁区域,分离三层混凝土,以确定破坏类型。记录破坏模式、保温层粘结质量及其他相关的可视信息。
实验室中对纤维增强聚合物连接件进行双剪试验所得的典型荷载-平均位移曲线表明,荷载稳定上升至最大值后急剧下降,这在大多数涉及聚合物的试验中均常见。然而,若测试的是延性金属连接件,则在达到最大荷载后曲线趋于平缓,因此荷载-位移曲线可能出现两种结果:延性破坏或脆性破坏。尽管文献中某些纤维增强聚合物(FRP)连接件表现出一定的延性,但与延性金属制成的连接件相比,其延性极小。
执行此测试方案时,最重要的是安全,同时要获得准确的混凝土强度,以可重复的方式对试件施加轴向荷载,并在测试后拆解试件时,获取试件的清晰照片。
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本文介绍了一种用于评估保温混凝土墙板中剪力连接件力学性能的测试方案。该方法设计为可重复操作,并可适用于多种连接件类型和材料。
对夹心保温混凝土墙板中柔性连接件进行可靠的力学表征,对于先进材料研发中的预测建模和结构完整性评估至关重要。标准化、可重复的测试方法可降低变异性,有助于将新型连接件设计可靠地整合到工程系统中。该方法可支持针对新型建筑材料和复合技术的风险评估决策及项目推进。
这种双剪测试方案将机械连接件的评估置于发现与工程验证的交界处,支持迭代设计和快速原型开发。