新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能测试方法技术

本发明专利技术公开了一种新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能测试方法，属于混凝土性能检测领域，本发明专利技术要解决的技术问题为如何预测新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能，技术方案为：具体如下：S1、将预制好的两个旧混凝土试件分别固定在对称放置的两个钢支座上；S2、在两个旧混凝土试件之间浇筑新混凝土试件，两个旧混凝土试件和新混凝土试件座位浇筑好的完整的试验试件；S3、新混凝土试件的两侧面与两个旧混凝土试件的侧面形成的结合面，在结合面处贴上应变片，并在新混凝土试件底部边缘的两侧处设置有千分表；S4、MTS加载设备作动器下方设置有钢分配梁；S5、对步骤S2中浇筑好的完整的试验试件进行抗剪极限承载力静态加载试验，得到应变和挠度数据以及抗剪极限承载力P

【技术实现步骤摘要】
新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能测试方法
本专利技术涉及混凝土性能检测领域，具体地说是一种新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能测试方法。
技术介绍
如大跨度桥梁、海上结构、水坝等基础设施通过车辆交通或风浪荷载承受反复荷载作用，而通常这些基础设施需要多次混凝土浇筑才能形成整体，比如装配式空心板桥的施工，需要先将空心板吊装就位，之后在两空心板之间再浇筑混凝土，使二者结合为一个整体。在涉及大体积混凝土的大型混凝土结构中，同样需要分多个阶段进行施工，如此便产生了新旧混凝土结合面。另外，在众多需要加固的结构上，往往需要用浇筑混凝土的方式进行，从而导致连续混凝土之间形成结合面。结合面被认为是结构最薄弱的区域之一，并且由于其两侧的两种不同材料之间的弹性模量不匹配，故更易于产生裂缝，结合面的损坏往往并不是静力荷载作用下破坏，而是在荷载的反复作用下疲劳而破坏，其主要原因是重复性周期性荷载会导致材料内部永久性的微观结构变化，从而导致材料强度和刚度下降，故必须要确保此类结构具有足够长的疲劳使用寿命。因此如何预测新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能是目前亟待解决的技术问题。目前常用的抗剪方法为静力加载试验，但疲劳荷载作为动力荷载作用在结构上与静力荷载对结构的作用机理存在本质性差别，而且目前常用的静力加载方法中的待检测试件由一个新试件和一个旧试件组成，即只有一个新旧混凝土结合面，因此在加载时荷载与结合面之间势必会有力臂的存在，故结合面或多或少存在弯矩的影响，并非只受剪力作用，进而影响新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能的测定及预测。
技术实现思路
<br>本专利技术的技术任务是提供一种新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能测试方法，来解决如何预测新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能的问题。本专利技术的技术任务是按以下方式实现的，新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能测试方法，该方法具体如下：S1、将预制好的两个旧混凝土试件分别固定在对称放置的两个钢支座上；S2、在两个旧混凝土试件之间浇筑新混凝土试件，两个旧混凝土试件和新混凝土试件作为浇筑好的完整的试验试件；S3、新混凝土试件的两侧面与两个旧混凝土试件的侧面形成的结合面，在新混凝土试件靠近结合面的两侧处贴上应变片，应变片用于测量加载过程中新混凝土试件靠近结合面处的应变值；在新混凝土试件底部靠近结合面的两侧处设置有千分表，千分表用于精确测量新混凝土试件相对于旧混凝土试件的滑动位移；S4、MTS加载设备作动器下方设置有钢分配梁，钢分配梁的宽度与新混凝土试件的宽度一致且钢分配梁与新混凝土试件相接触；S5、对浇筑好的完整的试验试件进行抗剪极限承载力静态加载试验，得到应变和挠度数据以及抗剪极限承载力Pu；S6、重新制作浇筑好的完整的试验试件，进行疲劳动态加载试验得到疲劳破坏加载次数Ni，根据至少3个重新制作浇筑好的完整的试验试件的疲劳破坏加载次数Ni和计算所得的剪力应力幅之间的关系拟合出一条抗剪疲劳寿命曲线，抗剪疲劳寿命曲线反映剪力应力幅值与加载次数之间的关系，依据该曲线预测不同应力幅下新旧混凝土结合面的抗剪疲劳寿命；其中，剪力应力幅的计算公式为：△σ＝σmax-σmin；由：σmin＝1.5·k1·Pu/(L2·L3)；σmax＝1.5·k2·Pu/(L2·L3)；得：△σ＝1.5·Pu(k2-k1)/(L2·L3)；其中，△σ表示剪力应力幅；σmin表示疲劳加载力值下限；σmax表示疲劳加载力值上限；疲劳动态加载试验中疲劳载荷采用正弦荷载，加载频率为2～4HZ，疲劳荷载值范围为k1·Pu～k2·Pu；k1＝0.1；k2从0.2～0.8中取值；L1表示新混凝土试件的长度；L2表示新混凝土试件的宽度；L3表示新混凝土新试件的高度；S7、在疲劳动态加载试验过程中用动态信号采集分析系统采集应变和挠度数据，当新混凝土试件和旧混凝土试件的结合面发生错动时，停止加载，并记下加载次数Ni，Ni即为第i个试件加载至破坏时的疲劳加载次数。作为优选，所述旧混凝土试件上侧面设置有钢垫板，钢垫板上设置有固定螺栓，固定螺栓从上至下依次贯穿钢垫板、旧混凝土试件和钢支座，通过固定螺栓固定连接钢垫板、旧混凝土试件和钢支座。其中，固定螺栓设置有四个。作为优选，所述新混凝土试件的长度L1、宽度L2和高度L3分别与旧混凝土试件的长度、宽度和高度相同。作为优选，所述步骤S2中新混凝土试件是在旧混凝土试件吊装固定完毕后进行的浇筑；步骤S2中在两个旧混凝土试件之间浇铸新混凝土试件前，分别对两旧混凝土试件与新混凝土试件的结合面处进行凿毛处理；凿毛处理后，用吹风机吹去混凝土碎屑，用清水冲洗干净并保持结合面湿润知道浇筑新混凝土试件。作为优选，所述步骤S4中钢分配梁与新混凝土试件相接触具体如下：钢分配梁的自重记为G1，当钢分配梁与新混凝土试件分离时，MST加载设备作动器上显示作用力数值为-G1，为了保证钢分配梁与新混凝土试件相接触，MST加载设备作动器上显示作用力的数据为-G1+(1/100～1/10)G1。作为优选，所述新混凝土试件和旧混凝土试件均采用素混凝土；新混凝土试件采用钢模板浇筑。作为优选，所述步骤S3中的应变片以新混凝土试件为对称中心对称布置；应变片数量≥12个，应变片外边缘与新混凝土试件和旧混凝土试件结合面的距离、应变片外边缘与新混凝土试件的上侧边缘以及应变片外边缘与新混凝土试件的下侧边缘的距离均为0.5～1cm。其中，应变片采用电阻式应变片。作为优选，所述千分表设置有四个，四个千分表对称布置在新混凝土试件底部边缘靠近结合面0.5～1cm处。作为优选，所述步骤S5中抗剪极限承载力静态加载试验具体如下：S501、进行预加载，预加载力值为Pp；S502、卸载归零，并重复缓慢以每级ΔP进行加载，直至新混凝土试件和旧混凝土试件的结合面发生错动，得到应变和挠度数据以及抗剪极限承载力Pu。更优地，所述步骤S7中动态信号采集分析系统的型号为DH5922。本专利技术的新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能测试方法具有以下优点：(一)本专利技术采用MTS动态加载系统和动态信号采集分析系统，对新混凝土靠近结合面处的应变以及新混凝土试件靠近结合面处试件底缘位移进行了测量，能够获得新旧混凝土结合面在疲劳荷载作用下的抗剪性能参数和不同疲劳荷载所对应的剪力应力幅下的疲劳寿命；(二)本专利技术的试件结构为长方体，模板和试件制作方便简单，钢垫板、固定螺栓和钢支座可以将旧混凝土试件牢牢锚固，确保结合面只受剪力作用，用MTS加载设备作动器进行加载可以得到新旧混凝土结合面的疲劳寿命，为延长其疲劳寿命提供试验依据；(三)本专利技术的新混凝土试件是先将旧混凝土试件吊装固定完毕后再进行浇筑，确保能够防止提前将试验试件预制好后在吊装过程中外界因素诸如撞击等对结合面产生初始损伤；(四)本专利技术的电阻式应变片可以将采集到的疲劳荷载下的应变数据与极限承载力试验中的应变数据进行比较，通过二者的变化规律能够预测失效加载次数；(五)本专利技术的千本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能测试方法，其特征在于，该方法具体如下：/nS1、将预制好的两个旧混凝土试件分别固定在对称放置的两个钢支座上；/nS2、在两个旧混凝土试件之间浇筑新混凝土试件，两个旧混凝土试件和新混凝土试件作为浇筑好的完整的试验试件；/nS3、新混凝土试件的两侧面与两个旧混凝土试件的侧面形成的结合面，在新混凝土试件靠近结合面的两侧处贴上应变片，应变片用于测量加载过程中新混凝土试件靠近结合面处的应变值；在新混凝土试件底部靠近结合面的两侧处设置有千分表，千分表用于精确测量新混凝土试件相对于旧混凝土试件的滑动位移；/nS4、MTS加载设备作动器下方设置有钢分配梁，钢分配梁的宽度与新混凝土试件的宽度一致且钢分配梁与新混凝土试件相接触；/nS5、对浇筑好的完整的试验试件进行抗剪极限承载力静态加载试验，得到应变和挠度数据以及抗剪极限承载力P

【技术特征摘要】
1.新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能测试方法，其特征在于，该方法具体如下：
S1、将预制好的两个旧混凝土试件分别固定在对称放置的两个钢支座上；
S2、在两个旧混凝土试件之间浇筑新混凝土试件，两个旧混凝土试件和新混凝土试件作为浇筑好的完整的试验试件；
S3、新混凝土试件的两侧面与两个旧混凝土试件的侧面形成的结合面，在新混凝土试件靠近结合面的两侧处贴上应变片，应变片用于测量加载过程中新混凝土试件靠近结合面处的应变值；在新混凝土试件底部靠近结合面的两侧处设置有千分表，千分表用于精确测量新混凝土试件相对于旧混凝土试件的滑动位移；
S4、MTS加载设备作动器下方设置有钢分配梁，钢分配梁的宽度与新混凝土试件的宽度一致且钢分配梁与新混凝土试件相接触；
S5、对浇筑好的完整的试验试件进行抗剪极限承载力静态加载试验，得到应变和挠度数据以及抗剪极限承载力Pu；
S6、重新制作浇筑好的完整的试验试件，进行疲劳动态加载试验得到疲劳破坏加载次数Ni，根据至少3个重新制作浇筑好的完整的试验试件的疲劳破坏加载次数Ni和计算所得的剪力应力幅之间的关系拟合出一条抗剪疲劳寿命曲线，抗剪疲劳寿命曲线反映剪力应力幅值与加载次数之间的关系，依据该曲线预测不同应力幅下新旧混凝土结合面的抗剪疲劳寿命；
其中，剪力应力幅的计算公式为：
△σ＝σmax-σmin；
由：σmin＝1.5·k1·Pu/(L2·L3)；
σmax＝1.5·k2·Pu/(L2·L3)；
得：△σ＝1.5·Pu(k2-k1)/(L2·L3)；
其中，△σ表示剪力应力幅；σmin表示疲劳加载力值下限；σmax表示疲劳加载力值上限；疲劳动态加载试验中疲劳载荷采用正弦荷载，加载频率为2～4HZ，疲劳荷载值范围为k1·Pu～k2·Pu；k1＝0.1；k2从0.2～0.8中取值；L1表示新混凝土试件的长度；L2表示新混凝土试件的宽度；L3表示新混凝土新试件的高度；
S7、在疲劳动态加载试验过程中用动态信号采集分析系统采集应变和挠度数据，当新混凝土试件和旧混凝土试件的结合面发生错动时，停止加载，并记下加载次数Ni，Ni即为第i个试件加载至破坏时的疲劳加载次数。


2.根据权利要求1所述的新旧混凝土结合面疲劳抗剪性能测试方法，其特征在于，所述旧混凝土试件上侧面设置有钢垫板，钢垫板上设置有固定螺栓，固定螺栓从上至下依次贯穿钢垫板、旧混凝土试件和钢支座。

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏程，苏建明，周广利，徐文博，孙玉，渠广镇，李才，孙粉粉，郭庆辉，
申请(专利权)人：山东省交通科学研究院，山东高速股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37