CN113447370B - 一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***及试验方法。本发明所述试验***包括水平剪切装置、轴向受拉装置以及墩支座；所述轴向受拉装置包括竖向作动器、滑轨卡具盖板及可滑动卡具，可滑动卡具两端夹住外叶墙板；所述水平剪切装置包括水平作动器及侧端部夹具，侧端部夹具一侧夹住外叶墙板侧边。本发明通过在轴向受拉以及水平剪切方向分别设置可滑动卡具及侧端部夹具，当外叶墙板上部受拉时，通过可滑动卡具能带动滑轨卡具盖板移动，保证上部竖向作动器的拉力始终向上；当外叶墙板向上位移时，能保证侧边的水平作动器始终水平；采用本发明试验***对墙板整体进行拉剪试验，从而排除建筑构件重大的质量安全隐患，有较好的社会效应。

Description

一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***及方法
技术领域
本发明涉及建筑领域，具体涉及一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***及方法。
背景技术
预制混凝土夹心保温外墙板由内外叶预制混凝土板、保温层、穿过保温层连接内外叶板的连接件组成，是一种集承重、保温、装饰于一体的新型保温外墙体系。在该墙体中，保温层被置于两层预制混凝土板之间，从而显著改善了保温体系的耐久性和抗火性能，实现了保温体系与主体结构同寿命，降低了建筑的全生命周期成本。
工程实际中，预制混凝土夹心保温墙体往往作为建筑物的外墙承受自重、风荷载、地震荷载等。在复杂的受力条件下，如果夹心保温墙体在设计或施工过程中存在缺陷，在使用过程中出现连接件失效，就会导致墙板的整体性下降。严重时，还会导致外叶墙板脱落，会造成不可估量严重后果，产成巨大的工程隐患。
研究表明，连接件的拔出和剪切承载力是影响墙体力学性能的关键性能。目前针对拉结件的拔出承载力、剪切承载力等已有相关的试验方法。如，《装配式建筑预制混凝土夹心保温墙板》JC/T 2504-2019，采用双侧剪切试验方法和单侧剪切试验方法测定FRP连接件在混凝土中的剪切承载力；采用双侧锚固拔出试验和单侧锚固拔出试验测定FRP连接件在混凝土中抗拔承载力等。
但上述试验方法均是以单个或两个拉结件及局部墙板模拟件为试验对象，且未考虑复合受力状态下墙板承载实际承载能力的降低。实际工程应用的墙板内含10～20个甚至更多的拉结件，墙板生产工艺不同，对拉结件的锚固效果也不一，模拟小试件根本不能代表也不能检验整体墙板的抗拉、抗剪或拉剪承载力。
实际工程应用中，墙板整体的施工工艺与局部墙板模拟件施工工艺差别较大，质量控制难度也更难，往往存在一些质量隐患，整体的质量无法达到模拟件或设计的理想状态。在以往的试验研究中心，也发现较多极为严重的质量隐患，一旦应用到工程中，后果不堪设想。且在工程应用中，墙板在自重、风荷载或地震作用的同时作用下，内部受力更加复杂。故为了验证墙板在工程实际应用中的结构安全性，避免造成安全事故和社会不良影响，非常有必要开展预制混凝土夹心保温外墙板整体性能试验。
专利CN109187229A提供的一种栓钉拉剪试验装置主要是对处于拉应力状态下的混凝土中的栓钉进行剪切试验研究。该装置具有结构紧凑、操作方便、精准度高，受力合理，准确性强等特点。该专利仅仅是一个小栓钉的拉剪试验，并不能对预制混凝土夹心保温强本进行拉剪试验。
专利CN112525723A公开的一种冻土拉剪试验仪通过低温试验罩提供低温环境，能够在较小的操作空间内完成抗拉及抗剪试验，能够准确模拟冻土与结构物接触面的力学行为，主要目的在于测量冻土-结构物界面区抗剪强度的剪切试验。
综上，目前缺乏墙板整体拉剪试验的装置，不利于质量控制、检验及生产研发；且现有结构性能加载反力装置无法满足墙板拉剪试验的需求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***借助于现有结构性能加载反力装置，设计专门的受力工装，以满足试验需求。
本发明提供了一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***，包括水平剪切装置、轴向受拉装置以及墩支座；
所述预制混凝土夹心保温墙板包括混凝土外叶墙板、混凝土内叶墙板、两者之间的夹心保温材料以及穿过保温材料连接内外叶墙板的拉结件；
所述轴向受拉装置包括竖向作动器、滑轨卡具盖板以及两个可滑动卡具，滑轨卡具盖板上部设有端板，所述端板与竖向作动器连接，主要采用螺杆将滑轨卡具盖板通过端板与竖向作动器连接，下部与呈对称状态的两个可滑动卡具相匹配形成滑动连接，所述可滑动卡具置于混凝土外叶墙板上且其两端夹住混凝土外叶墙板；混凝土外叶墙板上部受拉，可滑动卡具用于夹住外叶墙板，作动器的位置是固定的，当外叶墙板水平侧移时，通过可滑动卡具能带动滑轨卡具盖板移动，从而保证上部竖向作动器的拉力始终向上，不会产生斜向附加拉力，若无滑轨，向上的拉力会倾斜；
所述水平剪切装置包括水平作动器以及侧端部夹具，侧端部夹具设有夹持卡槽的一侧置于两个可滑动卡具之间并夹住混凝土外叶墙板侧边，另一侧与水平作动器连接；混凝土外叶墙板侧边采用侧端部夹具夹紧，当外叶墙板向上位移时，能保证侧边的水平作动器始终水平，且沿着外叶墙板的中心；
所述墩支座设有4个且顶部呈L型，分别卡住混凝土内叶墙板的四个角，从而固定混凝土内叶墙板，其墩支座底部通过锚栓锚固于槽道地坪的槽道上。
所述墩支座顶部L型槽口处设有固定连接形成倒L型的水平固定板以及垂直固定板，且垂直固定板与墩支座上部开槽的垂直处固定连接，水平固定板置于混凝土内叶墙板上，同时采用水平固定板以及垂直固定板夹住混凝土内叶墙板，水平向、垂直向固定锁死内叶墙板的4个支座，用锚栓锚在槽道地坪上。
所述墩支座顶部L型槽口水平向设有垫块，混凝土内叶墙板可置于垫块上，当预制混凝土夹心保温墙板厚度较小时，采用垫块使混凝土内叶墙板夹紧，避免其侧移；所述垫块为垫块钢板或橡胶垫片。
本发明还提供了一种采用上述预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***的试验方法，具体步骤如下：
(1)依据待试验的预制混凝土夹心保温墙板的平面尺寸、墩支座的高度，调节并固定竖向作动器及水平作动器的位置；
(2)将步骤(1)所述夹心保温墙板平放，混凝土内叶墙板在下，混凝土外叶墙板在上，使内叶墙板搁置在四个支墩座顶部，并使内叶墙板的端部伸进支墩座顶部L型卡口处；逐个调节支墩座的平面位置，同时在支墩座卡口处塞入垫块钢板或橡胶垫片，使得支墩座完全卡住墙板的内叶部分；
(3)调节好四个支墩座位置后，拧紧支墩座底部的锚栓，使其完全锚固在槽道地坪上，实现支墩座及墙板的内叶部分在水平向、竖向的完全固定；
(4)在混凝土外叶墙板上部安装可滑动卡具及滑轨卡具盖板，采用螺杆将滑轨卡具盖板通过端板与上部竖向作动器相连；
(5)在混凝土外叶墙板侧端安装侧端部夹具，并与水平作动器相连；
(6)初始化电液伺服***中水平作动器及竖向作动器的位移和力值；进行预加载，确保试验加载***、量测***安装正确；
(7)正式试验时，通过水平作动器给混凝土外叶墙板施加恒定的水平推力，之后通过竖向作动器逐级施加上部的拉力，由于滑槽卡具的作用，能确保拉力始终竖直向上；通过竖向作动器给混凝土外叶墙板施加恒定的竖向拉力，之后通过水平作动器逐步施加水平向推力，由于侧端部卡具球形接触，能确保水平推力始终沿着墙板外叶，平面内保持水平，从而验证墙板的拉剪承载力；探索性试验时，逐级、同步施加水平向推力和竖向拉力，研究墙板的拉剪性能。
在夹心保温墙板平放试验时，水平力加载于外叶墙板会导致其产生侧向位移，此时拉力产生倾斜，不能够始终垂直向上；同样，外叶墙板向上受拉时会导致其产生向上的位移，此时侧向的水平推力也不能保持水平，难以协调。通过本发明采用拉剪试验***具有以下有益效果：
(1)本发明通过轴向受拉方向设置可滑动卡具及滑轨卡具盖板并与竖向作动器相连，当混凝土外叶墙板上部受拉，发生水平侧移时，通过可滑动卡具能带动滑轨卡具盖板移动，从而保证上部竖向作动器的拉力始终向上，不会产生斜向附加拉力；
(2)本发明通过水平剪切方向设置侧端部夹具，采用侧端部夹具夹紧混凝土外叶墙板侧边，当外叶墙板向上位移时，能保证侧边的水平作动器始终水平，且沿着外叶墙板的中心；
(3)本发明采用锚栓将墩支座底部锚固于槽道地坪的槽道上，从而间接固定墙板，防止墙板移动；
(4)本发明所述拉剪试验***能够实现预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验，解决现阶段的技术瓶颈，实现整体性拉剪试验，填补行业空白；
(5)本发明通过技术创新，有利于墙板产品的开发，促进绿色建筑、装配式建筑技术发展；
(6)采用本发明试验***对墙板整体进行拉剪试验，从而排除建筑构件重大的质量安全隐患，有较好的社会效应；
(7)对于检验检测单位实现一定的经济效益。
附图说明
图1为本发明所述预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***及夹心保温墙板结构整体示意图。
图2为本发明所述预制混凝土夹心保温墙板主视图。
图3为本发明所述预制混凝土夹心保温墙板侧视图。
图4为本发明所述可滑动卡具、侧端部夹具及混凝土外叶墙板的整体俯视图。
图5为本发明所述侧端部夹具与预制混凝土夹心保温墙板的结构示意图。
图6为本发明所述滑轨卡具盖板、端板及螺杆连接示意图。
图7为本发明所述滑轨卡具盖板、端板、螺杆及可滑动卡具的连接示意图。
图8为本发明所述可滑动卡具及混凝土外叶墙板的连接的侧视图。
图9为本发明所述预制混凝土夹心保温墙板与墩支座、槽道地坪固定的局部示意图。
图1-9中各标注为：1竖向作动器，2水平作动器，3预制混凝土夹心保温墙板，3-1混凝土外叶墙板，3-2夹心保温材料，3-3混凝土内叶墙板，3-4拉结件，4滑轨卡具盖板，5端板，6可滑动卡具，7侧端部夹具，8墩支座，9水平固定板，10垂直固定板，11垫块，12锚栓，13槽道地坪，14螺杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提供了一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***，包括水平剪切装置、轴向受拉装置以及墩支座8；
所述预制混凝土夹心保温墙板3包括混凝土外叶墙板3-1、混凝土内叶墙板3-3、两者之间的夹心保温材料3-2以及穿过保温材料连接内外叶墙板的拉结件3-4；
所述轴向受拉装置包括竖向作动器1、滑轨卡具盖板4以及两个可滑动卡具6，滑轨卡具盖板4上部设有端板5，采用螺杆14将滑轨卡具盖板4通过端板5与竖向作动器1连接，下部与呈对称状态的两个可滑动卡具6相匹配形成滑动连接，所述可滑动卡具6置于混凝土外叶墙板3-1上且其两端夹住混凝土外叶墙板3-1；混凝土外叶墙板3-1上部受拉，可滑动卡具6用于夹住外叶墙板，作动器的位置是固定的，当外叶墙板水平侧移时，通过可滑动卡具6能带动滑轨卡具盖板4移动，从而保证上部竖向作动器1的拉力始终向上，不会产生斜向附加拉力，若无滑轨，向上的拉力会倾斜；
所述水平剪切装置包括水平作动器2以及侧端部夹具7，侧端部夹具7设有夹持卡槽的一侧置于两个可滑动卡具6之间并夹住混凝土外叶墙板3-1侧边，另一侧与水平作动器2连接；混凝土外叶墙板3-1侧边采用侧端部夹具7夹紧，当外叶墙板向上位移时，能保证侧边的水平作动器2始终水平，且沿着外叶墙板的中心；
所述墩支座8设有4个且顶部呈L型，分别卡住混凝土内叶墙板3-3的四个角，从而固定混凝土内叶墙板3-3，其墩支座8底部通过锚栓12锚固于槽道地坪13的槽道上。
所述墩支座8顶部L型槽口处设有固定连接形成倒L型的水平固定板9以及垂直固定板10，且垂直固定板10与墩支座8上部开槽的垂直处固定连接，水平固定板9置于混凝土内叶墙板3-3上，同时采用水平固定板9以及垂直固定板10夹住混凝土内叶墙板3-3，水平向、垂直向固定锁死内叶墙板的4个支座，用锚栓12锚在槽道地坪13上。
所述墩支座8顶部L型槽口水平向设有垫块11，混凝土内叶墙板3-3置于垫块11上，当预制混凝土夹心保温墙板3厚度较小时，采用垫块11使混凝土内叶墙板3-3夹紧，避免其侧移；所述垫块11为垫块钢板或橡胶垫片。
采用上述试验***对预制混凝土夹心保温墙板整体进行拉剪试验，具体试验步骤如下：
(1)依据待试验的预制混凝土夹心保温墙板的平面尺寸、墩支座的高度，调节并固定竖向作动器及水平作动器的位置；
(2)将步骤(1)所述夹心保温墙板平放，混凝土内叶墙板在下，混凝土外叶墙板在上，使内叶墙板搁置在四个支墩座顶部，并使内叶墙板的端部伸进支墩座顶部L型卡口处；逐个调节支墩座的平面位置，同时在支墩座卡口处塞入垫块钢板或橡胶垫片，使得支墩座完全卡住墙板的内叶部分；
(3)调节好四个支墩座位置后，拧紧支墩座底部的锚栓，使其完全锚固在槽道地坪上，实现支墩座及墙板的内叶部分在水平向、竖向的完全固定；
(4)在混凝土外叶墙板上部安装可滑动卡具及滑轨卡具盖板，采用螺杆将滑轨卡具盖板通过端板与上部竖向作动器相连；
(5)在混凝土外叶墙板侧端安装侧端部夹具，并与水平作动器相连；
(6)初始化电液伺服***中水平作动器及竖向作动器的位移和力值；进行预加载，确保试验加载***、量测***安装正确；
(7)正式试验时，通过水平作动器给混凝土外叶墙板施加恒定的水平推力，之后通过竖向作动器逐级施加上部的拉力，由于滑槽卡具的作用，能确保拉力始终竖直向上；通过竖向作动器给混凝土外叶墙板施加恒定的竖向拉力，之后通过水平作动器逐步施加水平向推力，由于侧端部卡具球形接触，能确保水平推力始终沿着墙板外叶，平面内保持水平，从而验证墙板的拉剪承载力；探索性试验时，逐级、同步施加水平向推力和竖向拉力，研究墙板的拉剪性能。
在夹心保温墙板平放试验时，水平力加载于外叶墙板会导致其产生侧向位移，此时拉力产生倾斜，不能够始终垂直向上；同样，外叶墙板向上受拉时会导致其产生向上的位移，此时侧向的水平推力也不能保持水平，难以协调。通过本发明采用拉剪试验***能够实现预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验，填补行业空白，且能够排除建筑构件重大的质量安全隐患。

Claims (7)

1.一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***，其特征在于：包括水平剪切装置、轴向受拉装置以及墩支座(8)；
所述预制混凝土夹心保温墙板(3)包括混凝土外叶墙板(3-1)、混凝土内叶墙板(3-3)、两者之间的夹心保温材料(3-2)以及穿过保温材料连接内外叶墙板的拉结件(3-4)；
所述轴向受拉装置包括竖向作动器(1)、滑轨卡具盖板(4)以及两个可滑动卡具(6)；滑轨卡具盖板(4)上部设有端板(5)，端板(5)与竖向作动器(1)连接；滑轨卡具盖板(4)下部与呈对称状态的两个可滑动卡具(6)相匹配形成滑动连接，所述可滑动卡具(6)置于混凝土外叶墙板(3-1)上且其两端夹住混凝土外叶墙板(3-1)；
所述水平剪切装置包括水平作动器(2)以及侧端部夹具(7)，侧端部夹具(7)设有夹持卡槽的一侧置于两个可滑动卡具(6)之间并夹住混凝土外叶墙板(3-1)侧边，另一侧与水平作动器(2)连接；
所述墩支座(8)设有4个且顶部呈L型，分别卡住混凝土内叶墙板(3-3)的四个角。
2.根据权利要求1所述的一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***，其特征在于，所述滑轨卡具盖板(4)上的端板(5)与竖向作动器(1)采用螺杆(14)进行连接。
3.根据权利要求1所述的一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***，其特征在于，所述墩支座(8)顶部L型槽口处设有固定连接形成倒L型的水平固定板(9)以及垂直固定板(10)，且垂直固定板(10)与墩支座(8)上部开槽的垂直处固定连接，水平固定板(9)置于混凝土内叶墙板(3-3)上，同时采用水平固定板(9)以及垂直固定板(10)夹住混凝土内叶墙板(3-3)。
4.根据权利要求1所述的一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***，其特征在于，所述墩支座(8)底部通过锚栓(12)锚固于槽道地坪(13)的槽道上。
5.根据权利要求1所述的一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***，其特征在于，所述墩支座(8)顶部L型槽口水平向设有垫块(11)。
6.根据权利要求5所述的一种预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***，其特征在于，所述垫块(11)为垫块钢板或橡胶垫片。
7.一种采用权利要求1至6任一项所述的预制混凝土夹心保温墙板整体拉剪试验***的试验方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)依据待试验的预制混凝土夹心保温墙板的平面尺寸、墩支座的高度，调节并固定竖向作动器及水平作动器的位置；
(2)将步骤(1)所述夹心保温墙板平放，混凝土内叶墙板在下，混凝土外叶墙板在上，使内叶墙板搁置在四个支墩座顶部，并使内叶墙板的端部伸进支墩座顶部L型卡口处；逐个调节支墩座的平面位置，同时在支墩座卡口处塞入垫块钢板或橡胶垫片，使得支墩座完全卡住墙板的内叶部分；
(3)调节好四个支墩座位置后，拧紧支墩座底部的锚栓，使其完全锚固在槽道地坪上，实现支墩座及墙板的内叶部分在水平向、竖向的完全固定；
(4)在混凝土外叶墙板上部安装可滑动卡具及滑轨卡具盖板，可采用螺杆将滑轨卡具盖板通过端板与上部竖向作动器相连；
(5)在混凝土外叶墙板侧端安装侧端部夹具，并与水平作动器相连；
(6)初始化电液伺服***中水平作动器及竖向作动器的位移和力值；进行预加载，确保试验加载***、量测***安装正确；
(7)正式试验时，通过水平作动器给混凝土外叶墙板施加恒定的水平推力，之后通过竖向作动器逐级施加上部的拉力，由于滑槽卡具的作用，能确保拉力始终竖直向上；通过竖向作动器给混凝土外叶墙板施加恒定的竖向拉力，之后通过水平作动器逐步施加水平向推力，由于侧端部卡具球形接触，能确保水平推力始终沿着墙板外叶，平面内保持水平，从而验证墙板的拉剪承载力；探索性试验时，逐级、同步施加水平向推力和竖向拉力，研究墙板的拉剪性能。
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