一种弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置及其试验方法
【专利摘要】本发明公开了一种弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置及试验方法，包括疲劳试验机、与疲劳试验机连接的索鞍装置，疲劳试验机与索鞍装置通过螺杆连接，索鞍装置下方设有弹性支座，索鞍装置的内部设有放置受测钢绞线的弯曲孔，受测钢绞线的两端通过连接组件固定在限位支座上。本发明的一种弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置，解决在弯曲状态下进行钢绞线疲劳试验的问题；并解决保证试验质量、效率以及试验数据可靠性的问题；本发明的试验方法，操作简便，试验质量好，试验数据可靠。
【专利说明】一种弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置及其试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置及试验方法，涉及评价桥梁建造用钢绞线疲劳寿命的疲劳试验方法，特别适用于评价悬索桥建造用钢铰线疲劳寿命的一种带索鞍的拉索锚具疲劳试验方法。
【背景技术】
[0002]在实际工业生产过程中，疲劳试验是用以测定材料或结构疲劳应力或应变循环数的过程。疲劳是循环加载条件下，发生在材料某点处局部的、永久性的损伤递增过程，经足够的应力或应变循环后，损伤积累可使材料发生裂纹，或是裂纹进一步扩展至完全断裂。疲劳试验现已成为钢绞线生产过程中必不可少的一个环节。
[0003]预应力技术已经广泛的应用于桥梁工程中。其中，钢绞线作为预应力技术中最重要的构件，其力学性能变化情况，对整个预应力体系有着举足轻重的作用。因此，对悬索桥用钢绞线在实际工况下的力学性能研究是很有必要的。
[0004]目前，国内钢绞线疲劳试验方法主要以直线状态下钢绞线的拉伸疲劳试验为主。试验方法为将受测钢绞线与疲劳试验机夹具固定，钢绞线呈直线状态，进行额定次数的拉伸试验，观察钢绞线有无疲劳损坏，以判断该批次钢绞线的力学性能是否符合相关标准。但是，试验状态与钢绞线的实际工况并不相同，运用传统疲劳试验方法无法模拟实际工况下钢绞线的力学性能，实际工况下钢绞线多呈拱形，所以用传统疲劳试验所得数据来评判悬索桥用钢绞线的力学性能并不合适。
[0005]为了进一步探讨用于悬索桥建造的钢铰线的抗疲劳特性，需要模拟实际工况对钢铰线进行疲劳试验，以便能够得到更加符合现实的结论。为了能够更好的反映用于悬索桥建造的钢铰线抗疲劳特性，并应用到实际工程当中，急需一种模拟实际工况的钢铰线疲劳试验方法，使得试验结论更贴近现实情况。
【发明内容】
[0006]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置及其试验方法，解决在弯曲状态下进行钢绞线疲劳试验的问题；并解决保证试验质量、效率以及试验数据可靠性的问题。
[0007]技术方案:为解决上述技术问题，本发明的一种弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置，包括疲劳试验机、与疲劳试验机连接的索鞍装置，疲劳试验机与索鞍装置通过螺杆连接，索鞍装置下方设有弹性支座，索鞍装置的内部设有放置受测钢绞线的弯曲孔，受测钢绞线的两端通过连接组件固定在限位支座上，连接组件与预紧装置连接。
[0008]作为优选，所述连接组件包含锚具、夹片和螺母，所述夹片成对的组成自锁夹头用于夹持受测钢绞线，锚具内部具有通孔，自锁夹头位于通孔内，锚具上连接有螺母。
[0009]作为优选，所述通孔为倒锥形通孔，自锁夹头的外形为与倒锥形通孔相适配的圆锥状。
[0010]作为优选，所述夹片的内侧面的中心位置、在竖直方向上开有一道夹持受测钢绞线的通槽,夹片内壁上有卡槽牙。
[0011]作为优选，所述索鞍装置包含若干个拱形钢管和用于支撑拱形钢管的支撑板，拱形钢管内壁光滑，拱形钢管之间通过焊接组成一个整体，支撑板均匀分布，并与拱形钢管焊接为其提供足够的支撑力。
[0012]一种应用权利要求1至5所述的任一项的弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置的试验方法，包括以下步骤:
[0013]步骤一，根据受测钢绞线的根数将其穿过索鞍装置相应的拱形通孔；
[0014]步骤二，根据试验长度，调整限位装置的位置和弹性支座的高度并固定；
[0015]步骤三，根据受测钢绞线的根数将其两端穿过锚具相应的通孔；
[0016]步骤四，将两对夹片分别对应合并为自锁夹片、并套在受测钢绞线的端部，穿入锚具(21)相应的通孔；
[0017]步骤五，将受测钢绞线用预紧装置预紧至试验载荷段，并保证每根受测钢绞线上的预紧力相同；
[0018]步骤六，将疲劳试验机通过力传递结构与索鞍装置相连；
[0019]步骤七，检查各个连接环节后，起动疲劳试验机，进行钢绞线疲劳试验，并记录试验数据。
[0020]有益效果:本发明的一种弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置及其试验方法，具有以下优点:
[0021]1、本发明克服了传统钢绞线只能进行直线状态疲劳试验的缺点，解决了在弯曲状态下进行钢绞线疲劳试验的技术问题，提高了试验质量、效率以及试验数据的可靠性。
[0022]2、本发明通过索鞍装置实现了将受测钢绞线置于弯曲状态进行疲劳试验的目的，保证了试验过程中钢绞线的曲率与悬索桥实际曲率相一致，以便可以精确测试钢绞线的抗疲劳性能，提高了试验的准确度，整个试验装置结构简单，易于加工，拆卸方便，可重复使用，而且试验方法简单，操作便捷，提高了试验效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明的试验装置的结构示意图；
[0024]图2是本发明的锚具的剖面结构示意图；
[0025]图3是本发明的连接组件的结构示意图；
[0026]图4是本发明的夹片的主视结构示意图；
[0027]图5是本发明的自锁夹头的剖面结构示意图；
[0028]图6是本发明的自锁夹头的结构示意图；
[0029]图7是本发明的螺母的剖面结构示意图；
[0030]图8是本发明的索鞍装置的结构示意图；
[0031]图9是本发明的索鞍装置的剖面示意图；
[0032]图10为本发明的预紧装置的结构示意图。
[0033]附图标记:1-受测钢绞线、2-连接组件、21-锚具、22-夹片、23-螺母、24-通槽、3-索鞍装置、4-疲劳试验机、5-弹性支座、6-限位装置、7预紧千斤顶。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0035]如图1至图10所示，包括疲劳试验机4和置于弹性支座5上的索鞍装置3，索鞍装置3的内部有弯曲的通孔，用于受测钢绞线I穿过，并使其呈现弯曲状态，弹性支座5和两端的限位装置6可根据受测钢绞线I的试验长度便捷改变高度与跨度。受测钢绞线I通过连接组件2固定在两端的限位装置6上，所述连接组件由锚具21、夹片22和螺母23组成，所述夹片22成对组成自锁夹头夹持在受测钢绞线I两端，穿过锚具21的通孔，螺母23使连接组件2与限位装置6紧密接触，用预紧装置将受测钢绞线I预紧到试验载荷，将疲劳试验机4与索鞍装置3通过螺杆连接件连接。预紧装置包括预紧千斤顶7和夹具，夹具与锚具21连接，通过预紧千斤顶7拉动夹具从而预紧受测钢绞线I。
[0036]如图2、图3所示，锚具21为圆柱状结构，圆柱面有螺纹，以便与螺母23连接，其端面开有7个倒锥形通孔，倒锥形通孔与自锁夹头契合、且接触面光滑，保证自锁夹头在受测钢绞线的预紧力带动下可以自如滑移，滑移的越深，则自锁夹头的夹持力就越大，从而保证受测钢绞线不会在试验过程中滑脱。
[0037]如图4、图5和图6所示，自锁夹头是由两个对称的夹片22组成，两个夹片22组合成倒锥形的夹头，与锚具21的倒锥形通孔契合，夹片22的内侧面的中心位置、在竖直方向上开有一道夹持受测钢绞线I的通槽24，可包住受测钢绞线1，夹片22内壁上有卡槽牙，可提供更大的夹持力。
[0038]如图8、图9，索鞍装置由拱形钢管和支撑板结构组成，拱形钢管根据具体使用曲率设计，内壁光滑，拱形钢管之间通过焊接组成一个整体，支撑板均匀分布，并与拱形钢管焊接为其提供足够的支撑力。
[0039]一种应用所述的弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置的试验方法，具体步骤如下:
[0040]步骤一，根据受测钢绞线I的根数将其穿过索鞍装置3相应的拱形通孔；
[0041]步骤二，根据试验长度，调整限位装置6的位置和弹性支座5的高度并固定；
[0042]步骤三，根据受测钢绞线I的根数将其两端穿过锚具21相应的通孔；
[0043]步骤四，将两对夹片22分别对应合并为自锁夹片、并套在受测钢绞线I的端部，穿入锚具21相应的通孔；
[0044]步骤五，将受测钢绞线I用预紧装置预紧至试验载荷段，并保证每根受测钢绞线I上的预紧力相同；
[0045]步骤六，将疲劳试验机4通过螺杆与索鞍装置3相连；
[0046]步骤七，检查各个连接环节后，起动疲劳试验机4，进行钢绞线疲劳试验，并记录试验数据。
[0047]实施例
[0048]用横截面为140mm2的7丝环氧钢铰线加工成1m长的试件8?12根，从中随机选取4根进行试验。利用液压油泵将受测钢铰线预紧，并利用锚具21、夹片22和螺母23固定受测钢绞线1，使弹性支座5能够提供40T竖直向上的作用力。将疲劳试验机4与索鞍装置3连接进行试验，设定疲劳试验机4的输出为正弦分布的荷载，其中最大载荷为14t，最小荷载为U，并实时记录循环次数和运行状态。经过110小时左右的试验，循环次数达到200万次，试验结束。此次试验用钢铰线未发生疲劳破坏，说明其满足悬索桥建造用的要求。
[0049]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置，其特征在于:包括疲劳试验机、与疲劳试验机连接的索鞍装置，疲劳试验机与索鞍装置通过螺杆连接，索鞍装置下方设有弹性支座，索鞍装置的内部设有放置受测钢绞线的弯曲孔，受测钢绞线的两端通过连接组件固定在限位支座上，连接组件与预紧装置连接。
2.根据权利要求1所述的弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置，其特征在于:所述连接组件包含锚具、夹片和螺母，所述夹片成对的组成自锁夹头用于夹持受测钢绞线，锚具内部具有通孔，自锁夹头位于通孔内，锚具上连接有螺母。
3.根据权利要求2所述的弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置，其特征在于:所述通孔为倒锥形通孔，自锁夹头的外形为与倒锥形通孔相适配的圆锥状。
4.根据权利要求3所述的弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置，其特征在于:所述夹片的内侧面的中心位置、在竖直方向上开有一道夹持受测钢绞线的通槽，成对组成圆形通槽，夹片内壁上有卡槽牙。
5.根据权利要求1所述的弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置，其特征在于:所述索鞍装置包含若干个拱形钢管和用于支撑拱形钢管的支撑板，拱形钢管内壁光滑，拱形钢管之间通过焊接组成一个整体，支撑板均匀分布，并与拱形钢管焊接为其提供足够的支撑力。
6.一种应用权利要求1至5所述的任一项的弯曲状态下钢绞线疲劳试验装置的试验方法，其特征在于，具体步骤如下: 步骤一，根据受测钢绞线的根数将其穿过索鞍装置相应的拱形通孔； 步骤二，根据试验长度，调整限位装置的位置和弹性支座的高度并固定； 步骤三，根据受测钢绞线的根数将其两端穿过锚具相应的通孔； 步骤四，将两对夹片分别对应合并为自锁夹片、并套在受测钢绞线的端部，穿入锚具(21)相应的通孔； 步骤五，将受测钢绞线用预紧装置预紧至试验载荷段，并保证每根受测钢绞线上的预紧力相同； 步骤六，将疲劳试验机通过力传递结构与索鞍装置相连； 步骤七，检查各个连接环节后，起动疲劳试验机，进行钢绞线疲劳试验，并记录试验数据。
【文档编号】G01N3/10GK104316407SQ201410643231
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】李永正, 宋强, 文斌, 胡刚, 王珂, 杨晓丹, 顾海英 申请人:江苏科技大学