一种半平行钢丝束索应力松弛试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种应力松弛试验装置，特别是涉及一种半平行钢丝束索应力松弛试验装置。

背景技术：

近十几年来，张弦结构有了很快的发展，且在各种大中型结构中得到了广泛应用。作为张弦结构的核心构件，拉索的性能对于结构的安全有着极为重要的作用。目前张弦结构中常用的拉索包括钢绞线、半平行钢丝束、高钒索、钢拉杆等。由于拉索在结构中承受高水平的拉力作用，在长时间的高水平拉力作用下拉索会产生应力松弛现象，造成拉索预应力的损失，对结构的安全性能产生重要的影响。

而张弦结构由于其优越的结构效能通常应用在大型结构中，如体育场馆、会展中心、火车站房、大型商场等，此类结构具有人员密集且流动性大的特点，其结构安全尤为重要。因此，对拉索应力松弛的研究也是极为必要和迫切的。而目前仅有的研究主要集中在高强钢丝和钢绞线上，且在桥梁结构和预应力混凝土结构中涉及较多，对张弦结构拉索的应力松弛研究较少。就钢绞线来讲，可参考桥梁结构和预应力混凝土结构中的相关数据和成果；高钒索实际上是一种具有特殊镀层的钢绞线，故其松弛试验可参考钢绞线的相关研究；半平行钢丝束由多根高强钢丝经过一定角度的绞捻制成，由于特殊的绞捻特性使得其整个索体的松弛性能与单根高强钢丝的松弛性能有着一定的不同，故而需对其应力松弛性能进行专门的研究。

目前，市场上应力松弛试验机的种类很多，但是已有的试验机能够进行的试验对象大多都是高强钢丝、钢棒、钢绞线等，而尚未有能够进行半平行钢丝束索体松弛试验的松弛试验机。由于试验机本身的特殊构造，其中间能够穿入索体的直径很有限，如采用在工厂已预制两端索头的索体，则由于索头直径较大无法穿入试验机进行试验，且无论是冷铸锚索头还是热铸锚索头，其价格均较为昂贵；如无预制索头，直接将索体穿入，则现有的试验机端部锚固装置无法对半平行钢丝束进行锚固，故而无法进行松弛试验。因此，目前亟需开发出一种高效可靠、可在现有应力松弛试验机上使用的能够对半平行钢丝束进行应力松弛试验的试验装置及其试验方法。

技术实现要素：

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够采用现有应力松弛试验机对半平行钢丝束进行应力松弛试验的高效可靠的试验装置。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种半平行钢丝束索应力松弛试验装置，包括应力松弛试验机，半平行钢丝束索体穿装在所述应力松弛试验机内，所述半平行钢丝束索体的两端分别在穿装前和穿装后设置一镦头锚具，在所述半平行钢丝束索体两端超出所述应力松弛试验机两端的部位上安装有位于所述镦头锚具与所述应力松弛试验机之间的分体式垫块。

所述应力松弛试验机为卧式应力松弛试验机，在所述分体式垫块的下方设有支承部件。

所述分体式垫块包括U型基体和与其整齐契合的插入块，在所述插入块和所述U型基体之间形成有过索孔，所述U型基体的开口方向为水平方向，相邻的两个所述U型基体的开口方向相反。

所述分体式垫块采用方块结构，边长L不小于所述镦头锚具的外径D₃，所述过索孔的直径D₁大于镦头锚具平面上能够包括所有锚孔的最小圆的直径D₂，且0＜D₁-D₂≤2mm，所述分体式垫块的厚度在10cm-40cm之间。

本实用新型具有的优点和积极效果是：利用常规的应力松弛试验机，通过在半平行钢丝束索体两端超出应力松弛试验机两端的部位上安装位于镦头锚具与应力松弛试验机之间的分体式垫块对半平行钢丝束索体进行应力松弛试验，实现了测量半平行钢丝束索体松弛率的需求；无需设计专门的试验机，以常规的应力松弛试验机为基础，通过增加部分结构简单且容易加工的专用部件，使得试验容易实现；同时本实用新型解决了在工厂对半平行钢丝束拉索两端均预制锚头后现场试验时无法穿入试验机的难题，所采用的现场锚固方法经济高效；半平行钢丝束索体在试验过程中端部锚固牢固可靠，试验结果准确，且现场锚固端的镦头锚具可重复利用，综上所述，本实用新型原理清晰，所需设备常见易得，操作简单，经济性好。

附图说明

图1为本实用新型应用的三维示意图；

图2为本实用新型所采用的卧式应力松弛试验机的三维示意图；

图3为采用本实用新型对半平行钢丝束索体进行应力松弛试验步骤2)的三维示意图；

图4为采用本实用新型对半平行钢丝束索体进行应力松弛试验步骤3)完成后的三维示意图；

图5为采用本实用新型对半平行钢丝束索体进行应力松弛试验步骤4)完成后的三维示意图；

图6为采用本实用新型对半平行钢丝束索体进行应力松弛试验步骤3.3)采用钢丝镦头机依次对所有高强钢丝进行镦头的三维示意图；

图7为采用本实用新型对半平行钢丝束索体进行应力松弛试验所采用的半平行钢丝束的三维示意图；

图8为本实用新型所采用的镦头锚具的三维示意图；

图9为本实用新型所采用的镦头锚具的平面示意图；

图10为本实用新型所采用的分体式垫块的三维示意图；

图11为本实用新型所采用的分体式垫块的三维装配示意图；

图12为本实用新型所采用的分体式垫块的平面示意图。

图中：1、卧式应力松弛试验机，2、半平行钢丝束索体，3、镦头锚具，4、分体式垫块，5、未镦头端，6、镦头锚固端，7、锚孔，8、钢丝镦头机，9、油泵，10、油管，11、U型基体，12、插入块，13、过索孔。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图12，一种半平行钢丝束索应力松弛试验装置，包括应力松弛试验机，半平行钢丝束索体2穿装在所述应力松弛试验机内，所述半平行钢丝束索体2的两端分别在穿装前和穿装后设置一镦头锚具3，在所述半平行钢丝束索体2两端超出所述应力松弛试验机两端的部位上安装有位于所述镦头锚具3与所述应力松弛试验机之间的分体式垫块4。

在本实施例中，所述应力松弛试验机为卧式应力松弛试验机1，在所述分体式垫块4的下方设有支承部件。所述分体式垫块4包括U型基体11和与其整齐契合的插入块12，在所述插入块12和所述U型基体11之间形成有过索孔13，所述U型基体11的开口方向为水平方向，相邻的两个所述U型基体11的开口方向相反。所述分体式垫块4采用方块结构，边长L不小于所述镦头锚具3的外径D₃，所述过索孔13的直径D₁大于镦头锚具3平面上能够包括所有锚孔7的最小圆的直径D₂，且0＜D₁-D₂≤2mm，所述分体式垫块4的厚度在10cm-40cm之间。

采用上述装置进行半平行钢丝束索应力松弛试验的方法，采用以下步骤：

1)试验前，为保证索体的绞捻角度，在试验所采用的半平行钢丝束索体2上设置缠绕包带；为保证半平行钢丝束索体2能够穿入应力松弛试验机，将一端进行镦头锚固，另一端保持未镦头状态，即两端中一端是未镦头端5，一端是镦头锚固端6，如图7所示。该步骤中的镦头锚固可在工厂完成。

2)试验时，将半平行钢丝束索体2自其未镦头端5起穿入应力松弛试验机，穿入后半平行钢丝束索体2未镦头端5超出应力松弛试验机端部的长度应满足后续现场镦头锚固的需要。由于未镦头端5的直径较小，因此半平行钢丝束索体2从未镦头端5将索体穿入应力松弛试验机，穿入后未镦头端5超出应力松弛试验机的长度在40cm-80cm之间，具体长度与半平行钢丝束索体2的直径相关，用于保证后续镦头操作的长度，过长的部分可采用角磨机切除，且未镦头端5的钢丝应保证平齐。

3)首先去除半平行钢丝束索体2未锚固端5的部分缠绕包带，然后完成现场镦头锚固，至此在半平行钢丝束索体2的两端各有一个镦头锚具3。

在本实施例中，上述步骤3)采用以下步骤完成现场镦头锚固：3.1)使半平行钢丝束索体2未锚固端5的钢丝分散，然后采用在相邻两根高强钢丝间插入细钢丝的方法进行分丝，分丝时，需保持高强钢丝的绞捻角度不变，分丝后，半平行钢丝束索体2未锚固端5端部的钢丝排列和空间位置与镦头锚具3上的锚孔7相同；3.2)将镦头锚具3套在半平行钢丝束索体2的未镦头端5上，然后去除用于分丝的细钢丝，将镦头锚具3向内侧移动，可采用小锤向内侧轻击，直至穿过镦头锚具3的高强钢丝的长度能够满足后续镦头的需要为止；3.3)采用钢丝镦头机8依次对所有高强钢丝进行镦头，镦头完毕后将镦头锚具3移向最外侧，此时已经完成了未镦头端5的现场镦头锚固操作。钢丝镦头机8采用油泵9通过油管10供油。

4)在半平行钢丝束索体2两端超出应力松弛试验机两端的部位上安装位于镦头锚具3与应力松弛试验机之间的分体式垫块4。具体地说，根据半平行钢丝束索体2两端分别超出应力松弛试验机两端的长度，在两端分别安装合适数量的分体式垫块4，使得分体式垫块4填满卧式应力松弛试验机1端部与镦头锚具3内侧的空隙。

请参见图10～图12，在本实施例中，所述分体式垫块4采用方块结构，边长L不小于镦头锚具3的外径D₃，过索孔的直径D₁大于镦头锚具3平面上能够包括所有锚孔7的最小圆的直径D₂，且0＜D₁-D₂≤2mm，所述分体式垫块4的厚度在10cm-40cm之间，硬度不低于HRC30。

请参见图1，本实施例所采用的应力松弛试验机为卧式应力松弛试验机1，在所述分体式垫块4的下方设有支承部件，用以承受分体式垫块4的自重。请参见图10～图12，在本实施例中，所述步骤4)所采用的分体式垫块4包括U型基体11和与其整齐契合的插入块12，在插入块和U型基体之间形成有过索孔13，所述U型基体11的开口方向为水平方向，相邻的两个所述U型基体11的开口方向相反。上述结构能够保证试验时分体式垫块4受力均匀。

5)启动应力松弛试验机按照应力松弛试验方法对半平行钢丝束索体2进行应力松弛试验。

上述卧式应力松弛试验机1的最大试验力和精度应满足相应试验对象的要求。所述镦头锚具3的锚孔7数量和排列方式与半平行钢丝束索体2中钢丝的总数量及排列方式相同，锚孔7的直径d略大于高强钢丝直径d₀，一般可取d＝d₀+1mm。所述分体式垫块4属于后插式垫块，大小和过索孔13直径均与所测试的半平行钢丝束索体2的直径相关。

采用上述试验装置已对Φ5×19的半平行钢丝束进行了十余组应力松弛试验，试验表明上述试验装置高效准确。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。