仓内钢板与防结露材料粘结界面的剪切强度研究

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洪范八政,食为政首,粮食安全一直是我国治国安邦的头等大事。地下仓因其具有隐蔽、坚固、防火、避光、密闭低温、占地面积少等优点而成为绿色储粮的理想仓型,但目前因为地下水长期的侵蚀与浸泡而引发的防水、防潮和结露等问题使地下仓受到地域限制。内衬钢板的地下仓可很好的解决地下仓的防水问题,但由于钢板本身较强的导热性能容易导致粮食在储存过程中出现结露现象,因此,为了避免内衬钢板的地下仓在储粮过程中出现粮食结露现象,在内衬钢板表面粘贴防结露材料以保障粮食安全。基于此,本文以某地下仓为研究背景,进行了不同胶粘面积及不同受力状态下的内衬钢板-防结露材料界面的剪切试验,主要研究结论如下:(1)进行了钢板-黏土砖在胶粘面积为S(240mm×115mm)、0.8S、0.5S的单面剪切试验和在竖向剪切及横向荷载共同作用下的剪切试验。试验结果表明:随着胶粘面积的减小,钢板-黏土砖极限荷载逐渐降低,界面平均剪切强度逐渐增大。单面剪切试验中,胶粘面积由S变为0.5S,极限荷载减小9.05%,界面平均剪切应力增加了45.69%;竖向剪切及横向荷载共同作用下的剪切试验中,胶粘面积由S变为0.5S,极限荷载减小了20.57%,界面平均剪切应力增加了59.81%。胶粘面积的减小对试验破坏模式没有影响,均为黏土砖与环氧干挂结构AB胶剥离。(2)进行了钢板-加气混凝土砌块在胶粘面积为S1(185mm×150mm)、0.8S1、0.5S1的单面剪切试验和在竖向剪切及横向荷载共同作用下的剪切试验。试验结果表明:随着胶粘面积的减小,钢板-加气混凝土砌块的极限荷载逐渐降低,界面平均剪切强度逐渐增大。单面剪切试验中,胶粘面积由S1变为0.5S1,极限荷载减小了43.58%,界面平均剪切应力增加了12.71%;竖向剪切及横向荷载共同作用下的剪切试验中,胶粘面积由S1变为0.5S1,极限荷载减小了28.83%,界面平均剪切应力增加了42.35%。胶粘面积的减小对试验破坏模式没有影响,均为加气混凝土砌块与环氧干挂结构AB胶剥离。(3)钢板-黏土砖和钢板-加气混凝土砌块在竖向剪切力及横向荷载共同作用下的剪切试验的极限荷载和界面平均剪切强度与单面剪切试验相比均有显著提高。两种不同剪切试验结果对比,钢板-黏土砖的界面极限荷载增加90%以上,S面积下的极限荷载增加最多,增加了95.02%;钢板-黏土砖的界面平均剪切强度在S面积增加最多,增加了95.52%。钢板-加气混凝土砌块界面的极限荷载均提高100%以上,0.5S1面积增加最多,为172.90%;钢板-加气混凝土砌块界面的剪切强度的提高均在100%以上,其中0.5S1面积增加最多,增加了172.93%。(4)钢板-黏土砖和钢板-加气混凝土砌块在受力状态相同而胶粘面积不同时,其荷载-位移曲线变化基本一致,荷载随位移的增加基本呈线性变化。随着胶粘面积的减小,荷载的峰值越小,峰值出现的越早。钢板-黏土砖的荷载-位移曲线在达到峰值之前的斜率随着胶粘面积的减小逐渐增大,钢板-加气混凝土砌块的荷载-位移曲线在达到峰值之前的斜率随着胶粘面积的减小而逐渐减小。(5)利用有限元软件ANSYS对钢板-黏土砖和钢板-加气混凝土砌块的剪切试验进行模拟,结果表明,通过简化有限元模型,得到钢板-黏土砖和钢板-加气混凝土砌块的荷载位移曲线模拟结果与试验结果变化趋势基本一致。极限荷载模拟值与试验值最大偏差为-4.08%,最小偏差为-1.21%,除钢板-加气混凝土砌块在竖向及横向荷载共同作用下的剪切试验为正偏差,其余均为负偏差。模拟值与试验值得全部数值中最大偏差为胶粘面积为S的黏土砖在竖向剪切力及横向荷载作用下的剪切试验,4.8mm位移处,为11.34%。说明本文建模的方法是有效的,可为后期工程实际提供借鉴。
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