某新型壓型鋼板抗彎承載力試驗(yàn)研究

余冬 王明

【摘? 要】查閱大量文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，有關(guān)壓型鋼板的研究，對(duì)于壓型鋼板—混凝土組合樓板的抗彎性能、耐火性能等性能研究頗多，對(duì)于單一壓型鋼板性能研究較少。對(duì)單一壓型鋼板性能的研究是推廣板材使用的前提，論文對(duì)某新型壓型鋼板進(jìn)行抗彎承載力試驗(yàn)，通過(guò)量測(cè)壓型鋼板在荷載作用下的撓度變化以及荷載—應(yīng)變曲線，得出此新型壓型鋼板在承載能力極限狀態(tài)下的受彎承載力。

【Abstract】After consulting a large number of documents， it is found that there are many researches on the performance of profiled steel plate—concrete composite slabs， such as the bending performance and fire resistance of profiled steel plates， but less research on the performance of single profiled steel plates. The research on the performance of a single profiled steel plate is the prerequisite for the promotion of the use of plates. This article conducts a flexural bearing capacity test on a new profiled steel plate. Through measuring the deflection change of the profiled steel plate under load and the load—strain curve， it is obtained that the flexural capacity of this new profiled steel plate in the ultimate state of bearing capacity.

【關(guān)鍵詞】新型壓型鋼板; 開口型; 抗彎承載力

【Keywords】new profiled steel plate; open type; flexural capacity

【中圖分類號(hào)】TU398.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）08-0173-02

1 引言

壓型鋼板—混凝土組合樓板具有施工工期短、節(jié)省鋼筋和混凝土用量、減少勞動(dòng)力、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展理念，國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者對(duì)壓型鋼板—混凝土組合樓板的研究主要圍繞混凝土與壓型鋼板界面粘結(jié)性能、抗彎承載力性能、抗剪性能等展開，如章瀟、李幗昌、楊志堅(jiān)等對(duì)閉口型壓型鋼板—混凝土組合板縱向抗剪承載力進(jìn)行研究，得出小跨度閉口型組合板受縱向剪切破壞控制，其中栓釘?shù)呐渲糜行岣邏盒弯摪迮c混凝土間的黏結(jié)作用等得結(jié)論[1];石

永久、楊晨康、彭耀光等，對(duì)閉口壓型鋼板混凝土組合樓板抗火性能研究，得出厚度大于125mm的閉口型樓板耐火時(shí)間大于2h， 閉口壓型鋼板組合樓板具有較好的耐火性能等結(jié)論[2]; 郭豐偉，李幗昌，楊志堅(jiān)等，對(duì)大跨度開口型壓型鋼板-混凝土組合樓板抗滑移性能的研究得出了剪跨越大，開口型組合樓板抗滑能力越低，但壓型鋼板與混凝土整體性越好， 延性越好等結(jié)論[3]。

但對(duì)于單一的壓型鋼板性能研究較少，加強(qiáng)對(duì)單一壓型鋼板的研究，有利于更加了解材料的性能、特征，為新型板材的推廣使用提供可靠的理論依據(jù)。加強(qiáng)對(duì)單一壓型鋼板的研究不僅可以更好地服務(wù)于壓型鋼板組合樓板體系，更可以直接使單一的壓型鋼板作為承受荷載體系（如制作隔層堆放雜物等），更加展現(xiàn)施工工期短、靈活施工等優(yōu)點(diǎn)。

2 試驗(yàn)方案

2.1 試件尺寸

某新型壓型鋼板厚度為2mm，采取壓型鋼板單元板，長(zhǎng)度為3000mm，作為試驗(yàn)用板，板件截面形狀如圖1所示。

2.2 試驗(yàn)裝置布置和加載方案

將新型壓型鋼板居中放置于YAW5000F壓力試驗(yàn)機(jī)上，YAW5000F壓力試驗(yàn)機(jī)只提供豎向支撐無(wú)側(cè)向約束作用，采取一級(jí)分配梁施加對(duì)稱集中荷載，試驗(yàn)裝置布置詳圖如圖2所示。

本次試驗(yàn)采取兩點(diǎn)集中對(duì)稱荷載、低周循環(huán)加載的加載方案，每一級(jí)加載5kN停滯三分鐘然后卸載，如第一次加載5kN，停滯三分鐘，然后卸載，第二次加載10kN，停滯三分鐘，然后卸載，如此循環(huán)直到試件出現(xiàn)明顯破壞。

2.3 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置

因采取兩點(diǎn)集中對(duì)稱荷載的加載方式，壓型鋼板位于集中荷載對(duì)稱放置，試件內(nèi)力圖呈現(xiàn)對(duì)稱的形式，所以檢測(cè)點(diǎn)只需在試件一半布置，為測(cè)得壓型鋼板在荷載作用下的撓度、應(yīng)變的變化情況，分別在板材的中點(diǎn)以及板材1/4處貼上應(yīng)變花，放置橋式傳感器，以用來(lái)收集試件應(yīng)變和撓度的變化情況。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

通過(guò)試驗(yàn)加載、數(shù)據(jù)收攏、整理數(shù)據(jù)，得出板材荷載—應(yīng)變關(guān)系曲線見圖3、圖4，跨中荷載與撓度曲線見圖5，1/4板材處荷載和撓度曲線見圖6。力的單位為kN，應(yīng)變?yōu)槲?yīng)變，撓度單位為mm，且跨中應(yīng)變和板材1/4處應(yīng)變數(shù)據(jù)匯總在同一張圖中，具體數(shù)據(jù)見下圖。

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以將壓型鋼板的抗彎承載力試驗(yàn)結(jié)果分為以下三個(gè)階段：彈性階段、彈塑性階段以及破壞階段。由圖可以明顯看出，當(dāng)荷載位于27kN以下時(shí)，板件處于彈性階段，荷載與應(yīng)變、荷載與撓度的變化基本呈線性關(guān)系，應(yīng)變變化較小，隨著荷載的施加板件沒(méi)有發(fā)出任何聲響。板材跨中撓度和1/4處的撓度變化均位于5mm以內(nèi)，撓度變形也較小。當(dāng)板件處于彈塑性階段，荷載超過(guò)30kN時(shí)，正負(fù)應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)加快，板件發(fā)出聲響，無(wú)論是跨中撓度還是板材1/4處的撓度均開始急劇增加，出現(xiàn)明顯的撓度變形，本文認(rèn)為是由于無(wú)任何側(cè)向約束至使撓度變形明顯增大。繼續(xù)分析，可以直接看出，板件的極限荷載為60kN，當(dāng)荷載達(dá)到60kN時(shí)，撓度變形超30mm，正應(yīng)變?yōu)?70～180×10-6，負(fù)應(yīng)變?yōu)?00×10-6，板件發(fā)出明顯的彎折聲響，板件跨中出現(xiàn)明顯的屈曲破壞。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)新型壓型鋼板進(jìn)行兩點(diǎn)集中對(duì)稱荷載、低周循環(huán)加載試驗(yàn)，根據(jù)荷載撓度、荷載與應(yīng)變以及壓型鋼板破壞形式得出以下結(jié)論：

①在無(wú)側(cè)向約束的情況下，板件在加荷小于27kN時(shí)，板材處于彈性階段表現(xiàn)出剛度大，變形小的優(yōu)異特點(diǎn)。

②當(dāng)荷載超過(guò)30kN，進(jìn)入彈塑性階段，板件撓度開始劇增，荷載增加至極限荷載60kN時(shí)，板件的撓度進(jìn)一步明顯增大，體現(xiàn)出此新型壓型鋼板有較好的延性。

③板材破壞形式為在加載點(diǎn)屈曲破壞。

試驗(yàn)還存在許多欠缺的地方，如前文提出在無(wú)任何側(cè)向約束條件下進(jìn)行試驗(yàn)，約束了板材性能的發(fā)展，還應(yīng)對(duì)板材進(jìn)行受剪承載力、抗沖承載力等方面進(jìn)行更深入的研究，結(jié)合有限元軟件進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

【參考文獻(xiàn)】

【1】章瀟，李幗昌，楊志堅(jiān)，等.閉口型壓型鋼板——混凝土組合板縱向抗剪承載力研究[J].工業(yè)建筑，2017，47（9）：152-157+190.

【2】石永久，楊晨康，彭耀光，等.閉口壓型鋼板混凝土組合樓板抗火性能研究[J].工業(yè)建筑，2018，48（9）：161-168.

【3】郭豐偉，李幗昌，楊志堅(jiān)，等.大跨度開口型壓型鋼板——混凝土組合樓板抗滑移性能的研究[J].工業(yè)建筑，2017，47（11）：190-195.