一種彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，包括疲勞試驗(yàn)機(jī)、與疲勞試驗(yàn)機(jī)連接的索鞍裝置，疲勞試驗(yàn)機(jī)與索鞍裝置通過螺桿連接，索鞍裝置下方設(shè)有彈性支座，索鞍裝置的內(nèi)部設(shè)有放置受測(cè)鋼絞線的彎曲孔，受測(cè)鋼絞線的兩端通過連接組件固定在限位支座上。本發(fā)明的一種彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置，解決在彎曲狀態(tài)下進(jìn)行鋼絞線疲勞試驗(yàn)的問題；并解決保證試驗(yàn)質(zhì)量、效率以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性的問題；本發(fā)明的試驗(yàn)方法，操作簡(jiǎn)便，試驗(yàn)質(zhì)量好，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠。
【專利說明】一種彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，涉及評(píng)價(jià)橋梁建造用鋼絞線疲勞壽命的疲勞試驗(yàn)方法，特別適用于評(píng)價(jià)懸索橋建造用鋼鉸線疲勞壽命的一種帶索鞍的拉索錨具疲勞試驗(yàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中，疲勞試驗(yàn)是用以測(cè)定材料或結(jié)構(gòu)疲勞應(yīng)力或應(yīng)變循環(huán)數(shù)的過程。疲勞是循環(huán)加載條件下，發(fā)生在材料某點(diǎn)處局部的、永久性的損傷遞增過程，經(jīng)足夠的應(yīng)力或應(yīng)變循環(huán)后，損傷積累可使材料發(fā)生裂紋，或是裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展至完全斷裂。疲勞試驗(yàn)現(xiàn)已成為鋼絞線生產(chǎn)過程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。
[0003]預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于橋梁工程中。其中，鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力技術(shù)中最重要的構(gòu)件，其力學(xué)性能變化情況，對(duì)整個(gè)預(yù)應(yīng)力體系有著舉足輕重的作用。因此，對(duì)懸索橋用鋼絞線在實(shí)際工況下的力學(xué)性能研究是很有必要的。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)鋼絞線疲勞試驗(yàn)方法主要以直線狀態(tài)下鋼絞線的拉伸疲勞試驗(yàn)為主。試驗(yàn)方法為將受測(cè)鋼絞線與疲勞試驗(yàn)機(jī)夾具固定，鋼絞線呈直線狀態(tài)，進(jìn)行額定次數(shù)的拉伸試驗(yàn)，觀察鋼絞線有無疲勞損壞，以判斷該批次鋼絞線的力學(xué)性能是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。但是，試驗(yàn)狀態(tài)與鋼絞線的實(shí)際工況并不相同，運(yùn)用傳統(tǒng)疲勞試驗(yàn)方法無法模擬實(shí)際工況下鋼絞線的力學(xué)性能，實(shí)際工況下鋼絞線多呈拱形，所以用傳統(tǒng)疲勞試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)來評(píng)判懸索橋用鋼絞線的力學(xué)性能并不合適。
[0005]為了進(jìn)一步探討用于懸索橋建造的鋼鉸線的抗疲勞特性，需要模擬實(shí)際工況對(duì)鋼鉸線進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，以便能夠得到更加符合現(xiàn)實(shí)的結(jié)論。為了能夠更好的反映用于懸索橋建造的鋼鉸線抗疲勞特性，并應(yīng)用到實(shí)際工程當(dāng)中，急需一種模擬實(shí)際工況的鋼鉸線疲勞試驗(yàn)方法，使得試驗(yàn)結(jié)論更貼近現(xiàn)實(shí)情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，解決在彎曲狀態(tài)下進(jìn)行鋼絞線疲勞試驗(yàn)的問題；并解決保證試驗(yàn)質(zhì)量、效率以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性的問題。
[0007]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置，包括疲勞試驗(yàn)機(jī)、與疲勞試驗(yàn)機(jī)連接的索鞍裝置，疲勞試驗(yàn)機(jī)與索鞍裝置通過螺桿連接，索鞍裝置下方設(shè)有彈性支座，索鞍裝置的內(nèi)部設(shè)有放置受測(cè)鋼絞線的彎曲孔，受測(cè)鋼絞線的兩端通過連接組件固定在限位支座上，連接組件與預(yù)緊裝置連接。
[0008]作為優(yōu)選，所述連接組件包含錨具、夾片和螺母，所述夾片成對(duì)的組成自鎖夾頭用于夾持受測(cè)鋼絞線，錨具內(nèi)部具有通孔，自鎖夾頭位于通孔內(nèi)，錨具上連接有螺母。
[0009]作為優(yōu)選，所述通孔為倒錐形通孔，自鎖夾頭的外形為與倒錐形通孔相適配的圓錐狀。
[0010]作為優(yōu)選，所述夾片的內(nèi)側(cè)面的中心位置、在豎直方向上開有一道夾持受測(cè)鋼絞線的通槽,夾片內(nèi)壁上有卡槽牙。
[0011]作為優(yōu)選，所述索鞍裝置包含若干個(gè)拱形鋼管和用于支撐拱形鋼管的支撐板，拱形鋼管內(nèi)壁光滑，拱形鋼管之間通過焊接組成一個(gè)整體，支撐板均勻分布，并與拱形鋼管焊接為其提供足夠的支撐力。
[0012]一種應(yīng)用權(quán)利要求1至5所述的任一項(xiàng)的彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0013]步驟一，根據(jù)受測(cè)鋼絞線的根數(shù)將其穿過索鞍裝置相應(yīng)的拱形通孔；
[0014]步驟二，根據(jù)試驗(yàn)長(zhǎng)度，調(diào)整限位裝置的位置和彈性支座的高度并固定；
[0015]步驟三，根據(jù)受測(cè)鋼絞線的根數(shù)將其兩端穿過錨具相應(yīng)的通孔；
[0016]步驟四，將兩對(duì)夾片分別對(duì)應(yīng)合并為自鎖夾片、并套在受測(cè)鋼絞線的端部，穿入錨具(21)相應(yīng)的通孔；
[0017]步驟五，將受測(cè)鋼絞線用預(yù)緊裝置預(yù)緊至試驗(yàn)載荷段，并保證每根受測(cè)鋼絞線上的預(yù)緊力相同；
[0018]步驟六，將疲勞試驗(yàn)機(jī)通過力傳遞結(jié)構(gòu)與索鞍裝置相連；
[0019]步驟七，檢查各個(gè)連接環(huán)節(jié)后，起動(dòng)疲勞試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行鋼絞線疲勞試驗(yàn)，并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0020]有益效果:本發(fā)明的一種彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、本發(fā)明克服了傳統(tǒng)鋼絞線只能進(jìn)行直線狀態(tài)疲勞試驗(yàn)的缺點(diǎn)，解決了在彎曲狀態(tài)下進(jìn)行鋼絞線疲勞試驗(yàn)的技術(shù)問題，提高了試驗(yàn)質(zhì)量、效率以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。
[0022]2、本發(fā)明通過索鞍裝置實(shí)現(xiàn)了將受測(cè)鋼絞線置于彎曲狀態(tài)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)的目的，保證了試驗(yàn)過程中鋼絞線的曲率與懸索橋?qū)嶋H曲率相一致，以便可以精確測(cè)試鋼絞線的抗疲勞性能，提高了試驗(yàn)的準(zhǔn)確度，整個(gè)試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，拆卸方便，可重復(fù)使用，而且試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，操作便捷，提高了試驗(yàn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的錨具的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明的連接組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明的夾片的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是本發(fā)明的自鎖夾頭的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6是本發(fā)明的自鎖夾頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7是本發(fā)明的螺母的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖8是本發(fā)明的索鞍裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖9是本發(fā)明的索鞍裝置的剖面示意圖；
[0032]圖10為本發(fā)明的預(yù)緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]附圖標(biāo)記:1-受測(cè)鋼絞線、2-連接組件、21-錨具、22-夾片、23-螺母、24-通槽、3-索鞍裝置、4-疲勞試驗(yàn)機(jī)、5-彈性支座、6-限位裝置、7預(yù)緊千斤頂。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0035]如圖1至圖10所示，包括疲勞試驗(yàn)機(jī)4和置于彈性支座5上的索鞍裝置3，索鞍裝置3的內(nèi)部有彎曲的通孔，用于受測(cè)鋼絞線I穿過，并使其呈現(xiàn)彎曲狀態(tài)，彈性支座5和兩端的限位裝置6可根據(jù)受測(cè)鋼絞線I的試驗(yàn)長(zhǎng)度便捷改變高度與跨度。受測(cè)鋼絞線I通過連接組件2固定在兩端的限位裝置6上，所述連接組件由錨具21、夾片22和螺母23組成，所述夾片22成對(duì)組成自鎖夾頭夾持在受測(cè)鋼絞線I兩端，穿過錨具21的通孔，螺母23使連接組件2與限位裝置6緊密接觸，用預(yù)緊裝置將受測(cè)鋼絞線I預(yù)緊到試驗(yàn)載荷，將疲勞試驗(yàn)機(jī)4與索鞍裝置3通過螺桿連接件連接。預(yù)緊裝置包括預(yù)緊千斤頂7和夾具，夾具與錨具21連接，通過預(yù)緊千斤頂7拉動(dòng)夾具從而預(yù)緊受測(cè)鋼絞線I。
[0036]如圖2、圖3所示，錨具21為圓柱狀結(jié)構(gòu)，圓柱面有螺紋，以便與螺母23連接，其端面開有7個(gè)倒錐形通孔，倒錐形通孔與自鎖夾頭契合、且接觸面光滑，保證自鎖夾頭在受測(cè)鋼絞線的預(yù)緊力帶動(dòng)下可以自如滑移，滑移的越深，則自鎖夾頭的夾持力就越大，從而保證受測(cè)鋼絞線不會(huì)在試驗(yàn)過程中滑脫。
[0037]如圖4、圖5和圖6所示，自鎖夾頭是由兩個(gè)對(duì)稱的夾片22組成，兩個(gè)夾片22組合成倒錐形的夾頭，與錨具21的倒錐形通孔契合，夾片22的內(nèi)側(cè)面的中心位置、在豎直方向上開有一道夾持受測(cè)鋼絞線I的通槽24，可包住受測(cè)鋼絞線1，夾片22內(nèi)壁上有卡槽牙，可提供更大的夾持力。
[0038]如圖8、圖9，索鞍裝置由拱形鋼管和支撐板結(jié)構(gòu)組成，拱形鋼管根據(jù)具體使用曲率設(shè)計(jì)，內(nèi)壁光滑，拱形鋼管之間通過焊接組成一個(gè)整體，支撐板均勻分布，并與拱形鋼管焊接為其提供足夠的支撐力。
[0039]一種應(yīng)用所述的彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，具體步驟如下:
[0040]步驟一，根據(jù)受測(cè)鋼絞線I的根數(shù)將其穿過索鞍裝置3相應(yīng)的拱形通孔；
[0041]步驟二，根據(jù)試驗(yàn)長(zhǎng)度，調(diào)整限位裝置6的位置和彈性支座5的高度并固定；
[0042]步驟三，根據(jù)受測(cè)鋼絞線I的根數(shù)將其兩端穿過錨具21相應(yīng)的通孔；
[0043]步驟四，將兩對(duì)夾片22分別對(duì)應(yīng)合并為自鎖夾片、并套在受測(cè)鋼絞線I的端部，穿入錨具21相應(yīng)的通孔；
[0044]步驟五，將受測(cè)鋼絞線I用預(yù)緊裝置預(yù)緊至試驗(yàn)載荷段，并保證每根受測(cè)鋼絞線I上的預(yù)緊力相同；
[0045]步驟六，將疲勞試驗(yàn)機(jī)4通過螺桿與索鞍裝置3相連；
[0046]步驟七，檢查各個(gè)連接環(huán)節(jié)后，起動(dòng)疲勞試驗(yàn)機(jī)4，進(jìn)行鋼絞線疲勞試驗(yàn)，并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0047]實(shí)施例
[0048]用橫截面為140mm2的7絲環(huán)氧鋼鉸線加工成1m長(zhǎng)的試件8?12根，從中隨機(jī)選取4根進(jìn)行試驗(yàn)。利用液壓油泵將受測(cè)鋼鉸線預(yù)緊，并利用錨具21、夾片22和螺母23固定受測(cè)鋼絞線1，使彈性支座5能夠提供40T豎直向上的作用力。將疲勞試驗(yàn)機(jī)4與索鞍裝置3連接進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)定疲勞試驗(yàn)機(jī)4的輸出為正弦分布的荷載，其中最大載荷為14t，最小荷載為U，并實(shí)時(shí)記錄循環(huán)次數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)。經(jīng)過110小時(shí)左右的試驗(yàn)，循環(huán)次數(shù)達(dá)到200萬次，試驗(yàn)結(jié)束。此次試驗(yàn)用鋼鉸線未發(fā)生疲勞破壞，說明其滿足懸索橋建造用的要求。
[0049]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括疲勞試驗(yàn)機(jī)、與疲勞試驗(yàn)機(jī)連接的索鞍裝置，疲勞試驗(yàn)機(jī)與索鞍裝置通過螺桿連接，索鞍裝置下方設(shè)有彈性支座，索鞍裝置的內(nèi)部設(shè)有放置受測(cè)鋼絞線的彎曲孔，受測(cè)鋼絞線的兩端通過連接組件固定在限位支座上，連接組件與預(yù)緊裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述連接組件包含錨具、夾片和螺母，所述夾片成對(duì)的組成自鎖夾頭用于夾持受測(cè)鋼絞線，錨具內(nèi)部具有通孔，自鎖夾頭位于通孔內(nèi)，錨具上連接有螺母。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述通孔為倒錐形通孔，自鎖夾頭的外形為與倒錐形通孔相適配的圓錐狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述夾片的內(nèi)側(cè)面的中心位置、在豎直方向上開有一道夾持受測(cè)鋼絞線的通槽，成對(duì)組成圓形通槽，夾片內(nèi)壁上有卡槽牙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述索鞍裝置包含若干個(gè)拱形鋼管和用于支撐拱形鋼管的支撐板，拱形鋼管內(nèi)壁光滑，拱形鋼管之間通過焊接組成一個(gè)整體，支撐板均勻分布，并與拱形鋼管焊接為其提供足夠的支撐力。
6.一種應(yīng)用權(quán)利要求1至5所述的任一項(xiàng)的彎曲狀態(tài)下鋼絞線疲勞試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于，具體步驟如下: 步驟一，根據(jù)受測(cè)鋼絞線的根數(shù)將其穿過索鞍裝置相應(yīng)的拱形通孔； 步驟二，根據(jù)試驗(yàn)長(zhǎng)度，調(diào)整限位裝置的位置和彈性支座的高度并固定； 步驟三，根據(jù)受測(cè)鋼絞線的根數(shù)將其兩端穿過錨具相應(yīng)的通孔； 步驟四，將兩對(duì)夾片分別對(duì)應(yīng)合并為自鎖夾片、并套在受測(cè)鋼絞線的端部，穿入錨具(21)相應(yīng)的通孔； 步驟五，將受測(cè)鋼絞線用預(yù)緊裝置預(yù)緊至試驗(yàn)載荷段，并保證每根受測(cè)鋼絞線上的預(yù)緊力相同； 步驟六，將疲勞試驗(yàn)機(jī)通過力傳遞結(jié)構(gòu)與索鞍裝置相連； 步驟七，檢查各個(gè)連接環(huán)節(jié)后，起動(dòng)疲勞試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行鋼絞線疲勞試驗(yàn)，并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01N3/10GK104316407SQ201410643231
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】李永正, 宋強(qiáng), 文斌, 胡剛, 王珂, 楊曉丹, 顧海英 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)