钢板-砖砌体组合加固改造技术试验研究及应用成果

本试验的研究重点是组合梁的抗剪性能，为了保证试件的破坏发生在剪跨段，试件设计时取其剪跨比为1。除此之外，在组合梁的纯弯段侧板顶部增加两根加强角钢，角钢规格为L70×8，且在纯弯段布置较密的对拉螺栓（间距为150mm）。试件总长为1600mm，两支座间距为1400mm。组合梁中核心砌体部分的高度取为400mm，宽度取为一砖，即240mm。试验共设计了钢板-砖砌体组合梁6根，外包钢板之间采用角焊缝连接，焊缝的构造要求按现行相关规范执行。钢板厚度分别采用3mm、5mm、6mm；对拉螺栓间距分别采用200mm、300mm。钢材为Q235B，对拉螺栓采用M12普通螺栓，其有效直径为7mm。试件编号采用B*-xxx形式，其中“*”表示钢板厚度（mm），“xxx”表示对拉螺栓间距（mm）。试件的具体设计参数见表7-1所示，试件详图见图7-1、图7-2所示。

表7-1 试件设计参数

续表7-1

图7-1 对拉螺栓间距200mm试件详图、俯视图与剖面图

图7-2 对拉螺栓间距300mm试件详图

为了尽量模拟加固改造工程中的实际情况，试件制作时先砌筑砖砌体，然后进行外包钢板的安装与灌注结构胶。试件的具体制作过程如下：首先，将切割好的钢板（外包“U”钢板的底部钢板）平铺在一层砖上，并预留好两个吊点的空隙；然后，在钢板上砌筑砖砌体，见图7-3（a）所示，并在砌筑好的砌体侧面砂浆上划槽（终凝前），见图7-3（b）所示；等砌体部分制作好后，安装一个侧面的钢板，该钢板已经预先按照设计要求采用钻孔机开好穿对拉螺栓的孔洞，侧板与砌体部分充分地接触，并将侧板与底部钢板焊接；在正式安装另一侧面钢板之前，为了保证对拉螺栓孔位的精确性，先将另一面侧板临时安装就位，沿组合梁长度方向用多个铁夹将两片侧板夹紧，用钻孔机的钻头穿过开好的钢板孔洞钻穿砌体，并在另一面侧板上留下钻痕；取下另一面侧板，并在其钻痕处钻好孔后，再将其安装就位并与底板焊接，然后穿上对拉螺栓并将螺帽拧紧，见图7-3（c）所示；最后从组合梁的上表面灌注结构胶（实际工程中应从钢板上预留的孔洞灌注结构胶），制成的试件见图7-3（d）所示。灌注结构胶之前，为了防止结构胶顺着钢板与砖砌体之间的缝隙流出，在组合梁端部用水泥胶将钢板与砖砌体之间的缝隙密封。

图7-3 试件制作过程(www.xing528.com)

7.2.2 材料力学性能

在万能试验机上进行钢板标准拉伸试件的单轴拉伸试验，严格按照《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》[42]的要求进行。3mm、5mm、6mm的钢板各制作三个标准试件，标准试件的尺寸见图7-4所示，钢板的力学性能实测值见表7-2所示。

图7-4 标准拉伸试件示意图

表7-2 钢板的力学性能

按照《砌体基本力学性能试验方法标准》[53]的要求，通过压力机测定砖砌体的抗压强度平均值为3.80MPa。普通螺栓的内径为7mm，螺栓的屈服强度平均值为663.4MPa，极限强度平均值为834.4MPa，延伸率为6.5％。灌注型结构胶为虎威牌建筑结构胶，厂家提供的拉伸强度为57.9MPa，拉伸弹性模量为2723MPa，压缩强度为122MPa。