鋼板連梁試驗方案

1、小跨高比鋼板連梁抗剪承載力試驗設(shè)計一、試驗?zāi)康难芯磕繕?biāo)是通過對剪力墻-鋼板組合連梁模型擬靜力試驗，研究梳齒型連梁及改進(jìn)的焊接半開口箍筋鋼板組合連梁的綜合抗震性能，實現(xiàn)以下研究目標(biāo)：（1）對于梳齒鋼板-混凝土組合連梁，重點是研究其在沿齒縫根部出現(xiàn)新的剪切破壞面而發(fā)生撕裂破壞的可能性以及墻肢混凝土中錨固的有效性；（2）對于改進(jìn)的焊接半開口箍筋鋼板-混凝土組合連梁，重點是研究跨高比及配板率對鋼板連梁的變形、屈服、延性、剛度退化及耗能特性；（3）提出鋼板-混凝土組合連梁承載力計算公式，為鋼筋混凝土剪力墻連梁設(shè)計計算提供依據(jù)。二、最大施加荷載(1)試驗最大加載1）連梁截面抗剪承載力，加載至鋼筋屈服，鋼板

2、可能屈服按加載能力及試件設(shè)計上的方便，內(nèi)含鋼板最大厚度，按材料強度標(biāo)準(zhǔn)值（或平均值計算），c40混凝土，箍筋為II級鋼筋，鋼板為Q235，。破壞荷載為：當(dāng)最大鋼板厚度為12mm時，最大試驗荷載可取630kN2)連梁截面抗彎承載力對于小跨高比連梁，為剪切破壞，不驗算受彎破壞3)試件及加載梁計算剪力鍵的尺寸與數(shù)量由以下因素確定:(2)試件剪力鍵預(yù)留孔混凝土局部抗壓強度驗算圖1 試件一端，剪力鍵預(yù)留孔假設(shè)試件翼緣部分厚度150mm中只有厚度為50mm的部分參與受壓，按c40抗壓強度設(shè)計值計算局部抗壓強度承載力：，（取設(shè)計值），則四、試件設(shè)計連梁混凝土為c40，鋼板Q235，混凝土保護層厚度：對于連梁

3、與墻肢的部分取10mm，底座取15mm。鋼板焊接栓釘，為20x30x150x150mm。試件類型如下表：表1 試件類型表類型數(shù)量（個）備注梳齒鋼板連梁3跨高比1.5(750/500)鋼板錨固長度300mm(齒縫部分)鋼板厚8mm、12mm、20mm焊接半開口箍筋2跨高比750:500=1.5(750/500)鋼板錨固長度300mm鋼板厚8mm、12mm改進(jìn)焊接半開口箍筋12跨高比1.5(750/500)、2.5(750/300)鋼板錨固長度300mm、250mm、200mm鋼板厚8mm、12mm總計17(2)混凝土強度(取C40);(3)試件名義剪壓比;(4)試件的跨高比分別為1.5(試件編號

4、以CB15開頭)和2.5(試件編號以CB25開頭)。連梁截面的寬度定為150，跨度為確定值750，不同跨高比通過調(diào)節(jié)連梁截面高度實現(xiàn)，對跨高比為1.5的試件，連梁截面高度為500mm，跨高比為2.5的試件，連梁截面高度為300mm。墻肢的厚度和連梁的厚度相同。為了研究鋼板混凝土連梁的抗震性能和抗剪承載力，設(shè)計時希望試件先達(dá)到彎曲屈服，然后剪切破壞?？绺弑葹?.5的試件強彎弱剪。為此，對于CB巧的4個試件，受拉縱筋采用216，配筋率為0.57%，箍筋采用28100，面積配箍率為0.67%;對于CB25的2個，受拉縱筋采用416，配筋率為1.98%，箍筋采用208120，面積配箍率為0.56%。對

5、于CB15系列試件，在梁高的兩個3分點處還分別布置了2根少12的腰筋。為了研究鋼板對連梁抗震性能的影響，兩組試件配置了不同截面形式的鋼板。為了保證鋼板和周圍混凝土的共同工作，借鑒了鋼管混凝土環(huán)梁節(jié)點抗剪的思想，考慮施工方便，在鋼板的兩側(cè)面分別焊上2根12鋼筋。試件的主要參數(shù)列于下表，試件配筋示意圖如圖3.8所示。圖1 梳齒連梁構(gòu)造及配筋圖表1 連梁試件表編號h(mm)l/hAss(%)AsaAsvsv(%)D(mm)t(mm)la(mm)p(%)P(t)SC15-15001.5216412281004008300楊志康SC15-25001.52164122810040012300楊志康SC15

6、-35001.52164122810040016300楊志康HJ15-15001.5216412281004008300富 騰HJ15-25001.52164122810040012300富 騰HJ15-25001.52164122810040016300富 騰GHJ15-15001.5216412281004008200李、秦GHJ15-25001.5216412281004008250秦苗珺GHJ15-35001.5216412281004008300秦苗珺GHJ15-45001.52164122810040012200李一康GHJ15-55001.52164122810040012250

7、GHJ15-65001.52164122810040012300GHJ15-45001.52164122810040016200李一康GHJ15-55001.52164122810040016250GHJ15-65001.52164122810040016300GHJ25-13002.5216無281002408200GHJ25-23002.5216無281002408250GHJ25-33002.5216無281002408300GHJ25-43002.5216無2810024012200(待定)GHJ25-63002.5216無2810024012250(待定)GHJ25-73002.52

8、16無2810024012300(待定)材料匯總：剪力墻-連梁模型試件數(shù)量為17個，如研究內(nèi)容中所述?；炷敛捎肅30，受力縱筋采用3級鋼筋，鋼板采用Q235。為了使連梁鋼板與混凝土能共同工作，防止混凝土開裂后鋼板發(fā)生屈曲破壞，在鋼板表面設(shè)置栓釘，其尺寸及間距參照型鋼混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中的有關(guān)規(guī)定。用LVDT位移計測量目標(biāo)點位移（量測連梁兩端相對位移以計算轉(zhuǎn)角），用電阻應(yīng)變片測量鋼板及混凝土應(yīng)變計算應(yīng)力。根據(jù)17個模型的試驗結(jié)果比較梳齒鋼板連梁與半開口箍筋鋼板連梁以及改進(jìn)的半開口箍筋鋼板連梁的承載特性之間的差別，評價改進(jìn)半開口箍筋鋼板連梁節(jié)點對是否具有同樣的承載特性，以及不同含鋼率的影響。材料

9、匯總：模型澆筑采用剛模板，兩端需預(yù)留40剪力鍵的孔（剪力鍵為30）。在模板需要按位置鉆40圓孔，穿入外徑38的pvc硬管（內(nèi)徑36mm）三、試驗裝置采用擬靜力往復(fù)加載試驗方法研究鋼板-混凝土組合連梁的承載特性。試驗研究對象為一榀雙肢墻。在試驗?zāi)Ｐ椭兄槐Ａ粢桓B梁及上下各一層樓層高度的墻肢。試驗加載裝置如圖18所示。在L型剛性加載梁的一端采用美國MTS公司1000KN做動器對試件施加剪力。為了使加載條件接近連梁實際的受力條件，采用類似于參考文獻(xiàn)36中的加載裝置，但利用四根剛度大的吊桿將加載梁懸掛在門式鋼架橫梁，吊桿的運動為連桿運動，保證連梁跨中受到純剪切的作用。另外用鋼絲繩通過定滑輪將加載梁施加

10、平衡重，保證做動器的水平推力全部施加到試件上，精確控制施加的剪力值。五、試驗加載方案加載方式為水平低周對稱往復(fù)加載，用來研究連梁節(jié)點在低周往復(fù)荷載作用下的變形、強度退化特性、剛度退化特性以及耗能特性。首先根據(jù)類似構(gòu)件的有關(guān)規(guī)定估算連梁梁端出現(xiàn)塑性鉸的荷載（標(biāo)志為連梁受力縱筋屈服）及連梁剪切屈服荷載（標(biāo)志為剪切破裂面主拉應(yīng)力達(dá)到屈服值），加荷等級分別為、及，由于這時加載的位移較大，因此需要視試件的變形及破壞情況按力或位移控制加到；之后按位移控制施加至荷載使鋼板錨固區(qū)域發(fā)生破壞。得到試件開裂荷載、及錨固端破壞荷載及其對應(yīng)的變形、骨架曲線、延性系數(shù)，剛度與強度退化曲線等，綜合評價構(gòu)件的承載與耗能特性

11、。3加載制度根據(jù)建筑抗震試驗方法規(guī)程(JG1J01一96)s7的要求，試驗時分兩階段采用不同的加載控制方法:在試件縱筋屈服以前，以荷載控制加載，每個荷載等級只完成一個加載循環(huán)(包括正向加載與方向加載);在縱筋屈服以后采用位移控制，加載步長按屈服位移控制(即按照屈服位移的整數(shù)倍加載)，每個位移等級反復(fù)2個循環(huán)。在混凝土保護層壓潰嚴(yán)重，剝落嚴(yán)重，試件承載力下降到70%以下時停止加載，試驗結(jié)束。加載程序如圖3.7所示。7加載制度示意圖六、試驗測點布置1、鋼筋和混凝土應(yīng)變片測量、鋼筋應(yīng)變測量鋼筋應(yīng)變片在澆筑混凝土前貼于設(shè)計位置處，為消除鋼筋本身彎曲產(chǎn)生的應(yīng)變，應(yīng)變片應(yīng)貼于鋼筋的側(cè)面，而不能貼在鋼筋的上

12、或下面。、混凝土應(yīng)變測量混凝土應(yīng)變片在試件制作后實驗前貼于試件表面，在同一截面處一個貼于梁頂（底）部，其余3個貼于梁側(cè)面，用于測量混凝土應(yīng)變和受壓區(qū)高度。鋼筋和混凝土應(yīng)變片的布置如圖3所示，其編號及連接通道見表3所示。3.22量測方案試驗中量測了以下內(nèi)容:()l施加給試件的水平剪力;(2)沿梁跨度方向上連梁的側(cè)向變形，總共沿試件高度布置了7個測點，分別是試件頂部的水平位移Dl，試件的水平剛體位移D7，梁墻交界處墻肢的水平位移DZ，D6，梁墻交界處連梁的水平位移D3，DS，梁跨中的水平位移D4;(3)梁的軸向變形DS;(4)梁中鋼板的應(yīng)變(通過應(yīng)變片與應(yīng)變花量測)、縱筋和箍筋的應(yīng)變;(5)記錄裂

13、縫的發(fā)生、開展和分布情況。采用力傳感器量測試件承受的水平荷載，位移計測量試件的水平變形和軸向伸長，試件位移測點布置如圖3.3所示。Dl一D3采用量程為200的位移計，D4，DS和DS的量程為100，試件底部的位移D6和D7采用量程為50的位移計量測。對于單向應(yīng)變采用3AA的電阻應(yīng)變片測量，鋼板上采用C3A應(yīng)變花測量測點處三個方向的應(yīng)變，個別位置布置了3AA的單向應(yīng)變片。量測的所有數(shù)據(jù)用IMP計算機數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)自動記錄?？v筋應(yīng)變片布置方法是:保證在連梁梁墻交界截面處有2根帖有應(yīng)變片的鋼筋，其他位置根據(jù)情況適當(dāng)增加貼片鋼筋的數(shù)量，縱筋的應(yīng)變片布置如圖3.4所示。箍筋上的應(yīng)變片有兩種布置方案，一

14、種僅在箍筋長肢中點處設(shè)置一應(yīng)變片，量測箍筋中的拉應(yīng)變;另一種是對布置在靠近連梁端部的箍筋，在箍筋長肢上布置三個應(yīng)變片，分別量測靠近兩端(距箍筋彎折點外皮50nllll)和中點處的應(yīng)變，箍筋上的測點布置如圖3.5所示。鋼板上的應(yīng)變片根據(jù)不同類型的鋼板有不同的布置測點布置，但在梁墻交界截面和跨中截面處等關(guān)鍵截面都在鋼板沿梁軸線位置布置了應(yīng)變花，幾個試件鋼板上的測點布置如圖3.6所示。3、支座約束力測量兩端支座水平和轉(zhuǎn)動約束各用2個250kN和150kN的拉壓傳感器測量，儀器的編號及連接見表5所示。表5 支座力傳感器4、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用動態(tài)應(yīng)變儀（Strainbook616），1MHz系統(tǒng)采樣率，16bit分辨率，將調(diào)理器傳至的標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，同時送交控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及保存。七、試驗進(jìn)度安排試驗進(jìn)度安排見表6所示。表6 試驗進(jìn)度安排表時間試驗內(nèi)容備注2010.9.1-2010.10.15試件制作，輔助實驗裝置設(shè)計制作2010.10.16-2010.11.15試件養(yǎng)護