普通鋼筋及預應力筋疲勞拉伸試驗用雙層夾具及安裝工藝的制作方法
【技術(shù)領域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種普通鋼筋及預應力筋疲勞拉伸試驗用雙層夾具及安裝工藝，具體指在鋼絞線疲勞拉伸試驗中通過設置減荷夾具以降低持荷夾具所承擔的荷載，減小鋼絞線端部的咬合缺陷所引起的疲勞損傷，進而降低因鋼絞線端部破壞而導致試驗失敗的風險。
[0002]【背景技術(shù)】:隨著預應力技術(shù)的發(fā)展，預應力結(jié)構(gòu)廣泛應用于大型結(jié)構(gòu)工程或橋梁工程中。由于這些結(jié)構(gòu)在服役期間頻繁經(jīng)受反復荷載的作用，使得預應力結(jié)構(gòu)的疲勞性能研宄成為目前土木工程領域的一大熱點問題。當前，預應力鋼絞線疲勞試驗做法一般是在廠家提供的液壓長段夾具上開展的。利用長段夾具可以有效解決鋼絞線在試驗中的打滑問題，但同時也加大了鋼絞線端部的夾持損傷，加快了鋼絞線的端部斷裂速度，降低了試驗成功幾率。此外，由于鋼絞線的硬度較高，液壓夾具直接夾持鋼絞線容易造成夾具接觸面出現(xiàn)咬痕現(xiàn)象，影響機器的使用壽命。綜上所述，利用傳統(tǒng)試驗夾具不僅影響試驗數(shù)據(jù)的可靠性，還會加速試驗設備的老化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明提供了一種普通鋼筋及預應力筋疲勞拉伸試驗用雙層夾具及安裝工藝，其目的是解決以往的設備所存在的效率低和使用壽命不夠的問題。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0005]一種普通鋼筋及預應力筋疲勞拉伸試驗用雙層夾具，其特征在于:該夾具包括由由減荷夾具與持荷夾具構(gòu)成的夾具頭，夾具頭通過連接裝置與試驗機相連。
[0006]減荷夾具包括減荷夾具夾片、減荷夾具底座和減荷夾具底蓋；減荷夾具夾片設置在減荷夾具底座內(nèi)側(cè)，減荷夾具底座與連接裝置連接，減荷夾具底蓋設置在減荷夾具底座與連接裝置連接的一端；持荷夾具為普通的鋼絞線張拉用工具錨，包括持荷夾具底座和持荷夾具夾片，持荷夾具夾片設置在最內(nèi)層，持荷夾具夾片設置在持荷夾具底座的內(nèi)側(cè)，持荷夾具底座設置在減荷夾具底座的內(nèi)側(cè)。
[0007]減何夾具夾片包括銷套、鋼套和鋼制維形大夾片。
[0008]減荷夾具底座與減荷夾具夾片接觸的面為與減荷夾具夾片的錐形斜面相適應的斜面，其斜面的傾角α取30°，鋁套厚度Τ2取3mm，鋁套長度L2不宜小于8mm。
[0009]連接裝置包括雙層夾具連接套筒、連接桿、預緊螺母一、預緊螺母二和試驗機連接底盤；連接桿一端通過預緊螺母一和預緊螺母二與試驗機連接底盤連接，另一端套有雙層夾具連接套筒；減荷夾具底座插進雙層夾具連接套筒內(nèi)；試驗機連接底盤與試驗機相連。
[0010]雙層夾具連接套筒與連接桿之間的接觸面為球面，且球面曲率相同，雙層夾具連接套筒為凹球面，連接桿為凸球面，其球面直徑D不小于2m。
[0011]如上所述普通鋼筋及預應力筋疲勞拉伸試驗用雙層夾具的安裝工藝，其特征在于:正式安裝之前需進行連接裝置安裝、預緊安裝和預緊加載，其主要步驟如下:
[0012](I)在試驗機上安裝連接裝置；
[0013](2)預緊安裝，首先將輔助鋼絞線裝入夾具頭中，然后將夾具頭安裝到連接裝置上;
[0014](3)預緊加載，首先啟動試驗機，以2kN/s的速度勻速拉伸鋼絞線，直至拉力超過試驗設計荷載上限的20%，然后停止加載并持載5min，在持載過程中通過擰緊預緊螺母一和預緊螺母二完成預緊工作，最后卸載，取下夾具頭，關(guān)閉試驗機；
[0015](4)正式試驗安裝，更換輔助鋼絞線，首先從夾具頭中取出輔助鋼絞線，并更換成試驗用鋼絞線，然后按安裝步驟重新安裝夾具頭。
[0016](I)減荷夾具底座外表面螺紋高度L1、雙層夾具連接套筒的內(nèi)表面螺紋高度L3及預緊螺母一和預緊螺母二的規(guī)格需由最大荷載即預緊荷載根據(jù)螺紋副抗擠壓計算公式確定，并同時滿足抗剪切強度校核、自鎖性能校核要求；
[0017](2)減荷夾具底座的壁厚Tl、雙層夾具連接套筒的壁厚T3及連接桿的直徑T5根據(jù)最大荷載由鋼材的軸心拉伸強度公式確定；
[0018](3)雙層夾具連接套筒凹球面的最小厚度T4、連接桿的凸球面的最小厚度T6根據(jù)最大荷載由鋼材的軸心受壓強度公式確定。
[0019]9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的普通鋼筋及預應力筋疲勞拉伸試驗用雙層夾具的安裝工藝，其特征在于:該方法的步驟如下:
[0020](I)步驟具體方法如下:(一)將連接桿套入套筒中；(二)將預緊螺母一和預緊螺母二旋入連接桿上；(三)利用連接桿的螺紋，將連接桿與試驗機連接底盤相連。
[0021](2)步驟中方法如下:第一步，安裝輔助鋼絞線；首先，將輔助鋼絞線套入減荷夾具底座中；其次，用粘合劑將鋁套、鋼套和鋼制錐形大夾片按先后順序依次粘接在一起組成減荷夾具夾片；再次，利用透明膠帶將粘貼好的減荷夾具夾片固定于輔助鋼絞線外表面，之后將減荷夾片推入到減荷底座底部；最后，將持荷夾具底座和持荷夾具夾片依次安裝在減荷夾片后端，同時旋緊底蓋將減荷夾片與持荷夾具底座和持荷夾具夾片封閉于減荷夾具底座中；第二步，安裝雙層夾具；將安裝好鋼絞線的雙層夾具按圖11所示置于連接裝置中間并轉(zhuǎn)動連接套筒，使減荷底座的螺紋旋入套筒中，將雙層夾具與試驗機相連接；
[0022](3)步驟具體如下:(一)啟動試驗機，采用力控制方式對輔助鋼絞線進行拉伸；(二)以2kN/s的速度勻速加載，直至超過試驗設計荷載上限的20%后，停止加載；(三)持載5min，在持載過程中，用扳手將預緊螺母二、預緊螺母一依次擰緊；(四)卸載至OkN，松開套筒的螺紋取下雙層夾具，然后關(guān)閉試驗機。
[0023]優(yōu)點及效果:
[0024]本發(fā)明提供一種普通鋼筋及預應力筋疲勞拉伸試驗用雙層夾具及安裝工藝，目的在于提高試驗效率及其延長試驗機的使用壽命。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果如下:
[0026]第一，降低試件疲勞損傷破壞的風險，顯著提高試驗成功幾率。本發(fā)明的雙層夾具，一方面由于增加了減荷夾具分擔了疲勞試驗中的荷載作用，減少了作用在單一持荷夾具上的荷載，有效降低了鋼絞線端部的夾持損傷，另一方面由于在減荷夾具中使用鋁套對鋼絞線進行柔性夾持，改善了握持處鋼絞線的應力集中現(xiàn)象，使試驗成功幾率顯著提高；
[0027]第二，延長了試驗機的使用壽命。本發(fā)明的預緊安裝工藝，即在正式安裝前，在連接桿上施加預壓力，可使試驗機連接盤的螺紋始終處于受壓狀態(tài)，有效避免了由于直接加載可能引起的螺紋疲勞損傷，延長了試驗連接盤的壽命。
[0028]本發(fā)明鋼絞線疲勞試驗用雙層夾具采用雙重錨固技術(shù)，與傳統(tǒng)夾具相比，減輕了鋼絞線端部的夾持損傷，成功解決了鋼絞線疲勞試驗中端部夾持損傷的難題。
【附圖說明】
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[0029]圖1雙層夾具頭裝置圖
[0030]圖2 — I減荷夾具底座細部圖
[0031]圖2—2為圖2—I的俯視圖
[0032]圖3 — I減荷夾具夾片細部圖
[0033]圖3— 2為圖3— I的俯視圖
[0034]圖4減荷夾具底蓋細部圖
[0035]圖5雙層夾具的連接裝置圖
[0036]圖6 — I雙層夾具連接套筒細部圖
[0037]圖6—2為6—I的俯視圖
[0038]圖7 — I連接桿細部圖
[0039]圖7— 2為圖7— I的俯視圖
[0040]圖8— I預緊螺母細部圖
[0041]圖8一2為8一 I的俯視圖
[0042]圖9安裝步驟一(安裝連接桿及雙層夾具連接套筒)
[0043]圖10雙層夾具安裝圖
[0044]圖11安裝步驟二、三(預緊安裝及正式安裝)
[0045]標號及符號說明
[0046]1、減荷夾具夾片；2、減荷夾具底座；3、持荷夾具底座；4、持荷夾具夾片；5、減荷夾具底蓋；6、鋁套；7、鋼套；8、鋼制錐形大夾片；9、雙層夾具連接套筒；10、連接桿；11、預緊螺母一 ；12、預緊螺母二 ；13、試驗機連接底盤；14、輔助鋼絞線；15、試驗鋼絞線。
[0047]LI—減荷底座外表面螺紋高度；L2—鋼制錐形大夾片高度/鋁(銅)套高度；L3—連接套筒的內(nèi)表面螺紋高度。
[0048]Tl一減荷底座的壁厚；；T 2—鋁套厚度；T3—連接套筒的壁厚；Τ4一連接套筒⑨凹球面的最小厚度；Τ5—連接桿的直徑；Τ6—連接桿的凸球面的最小厚度。
[0049]D—連接桿與連接套管接觸面直徑；α —減荷底座斜面傾角。
[0050]【具體實施方式】:下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述:
[0051]如圖1和2所示，本發(fā)明提供一種普通鋼筋及預應力筋疲勞拉伸試驗用雙層夾具，其特征在于:該夾具包括由由減荷夾具與持荷夾具構(gòu)成的夾具頭，夾具頭通過連接裝置與試驗機相連。
[0052]減荷夾具包括減荷夾具夾片1、減荷夾具底座2和減荷夾具底蓋5 ;減荷夾具夾片I設置在減荷夾具底座2內(nèi)側(cè)，減荷夾具底座2與連接裝置連接，減荷夾具底蓋5設置在減荷夾具底座2與連接裝置連接的一端；持荷夾具為普通的鋼絞線張拉用工具錨，包括持荷夾具底座3和持荷夾具夾片4，持荷夾具夾片4設置在最內(nèi)層，持荷夾具夾片4設置在持荷夾具底座3的內(nèi)側(cè)，持荷夾具底座3設置在減荷夾具底座2的內(nèi)側(cè)。
[0053]減何夾具夾片I包括銷套6、鋼套7和鋼制維形大夾片8。
[0054]減荷夾具底座2與減荷夾具夾片I接觸的面為與減荷夾具夾片I的錐形斜面相適應的斜面，其斜面的傾角α取30°，鋁套厚度Τ2取3mm，鋁套長度L2不宜小于8mm。
[0055]連接裝置包括雙層夾具連接套筒9、連接桿10、預緊螺母一 11、預緊螺母二 12和試驗機連接底盤13 ;連接桿10 —端通過預緊螺母一 11和預緊螺母二 12與試驗機連接底盤13連接，另一端套有雙層夾具連接套筒9 ;減荷夾具底座2插進雙層夾具連接套筒9內(nèi)；試驗機連接底盤13與試驗機相連。
[0056]雙層夾具連接套筒9與連接桿10之間的接觸面為球面，且球面曲率相同，雙層夾具連接套筒9為凹球面，連接桿10為凸球面，其球面直徑D不小于2m。
[0057]本裝置在設計過程中完全采用螺紋方式連接，需注意以下幾點:(1)減荷底座外表面螺紋高度L1、連接套筒的內(nèi)表面螺紋高度L3及預緊螺母一、二的規(guī)格需由最大荷載(預緊荷載)根據(jù)螺紋副抗擠壓計算公式確定，并同時滿足抗剪切強度校核、自鎖性能校核要求；(2)減荷底座的壁厚Tl、連接套筒的壁厚T3及連接桿的直徑T5需根據(jù)最大荷載由鋼材的軸心拉伸強