普通钢筋及预应力筋疲劳拉伸试验用双层夹具及安装工艺的制作方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种普通钢筋及预应力筋疲劳拉伸试验用双层夹具及安装工艺，具体指在钢绞线疲劳拉伸试验中通过设置减荷夹具以降低持荷夹具所承担的荷载，减小钢绞线端部的咬合缺陷所引起的疲劳损伤，进而降低因钢绞线端部破坏而导致试验失败的风险。
[0002]【背景技术】:随着预应力技术的发展，预应力结构广泛应用于大型结构工程或桥梁工程中。由于这些结构在服役期间频繁经受反复荷载的作用，使得预应力结构的疲劳性能研宄成为目前土木工程领域的一大热点问题。当前，预应力钢绞线疲劳试验做法一般是在厂家提供的液压长段夹具上开展的。利用长段夹具可以有效解决钢绞线在试验中的打滑问题，但同时也加大了钢绞线端部的夹持损伤，加快了钢绞线的端部断裂速度，降低了试验成功几率。此外，由于钢绞线的硬度较高，液压夹具直接夹持钢绞线容易造成夹具接触面出现咬痕现象，影响机器的使用寿命。综上所述，利用传统试验夹具不仅影响试验数据的可靠性，还会加速试验设备的老化。
【发明内容】
[0003]发明目的:本发明提供了一种普通钢筋及预应力筋疲劳拉伸试验用双层夹具及安装工艺，其目的是解决以往的设备所存在的效率低和使用寿命不够的问题。
[0004]技术方案:本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0005]一种普通钢筋及预应力筋疲劳拉伸试验用双层夹具，其特征在于:该夹具包括由由减荷夹具与持荷夹具构成的夹具头，夹具头通过连接装置与试验机相连。
[0006]减荷夹具包括减荷夹具夹片、减荷夹具底座和减荷夹具底盖；减荷夹具夹片设置在减荷夹具底座内侧，减荷夹具底座与连接装置连接，减荷夹具底盖设置在减荷夹具底座与连接装置连接的一端；持荷夹具为普通的钢绞线张拉用工具锚，包括持荷夹具底座和持荷夹具夹片，持荷夹具夹片设置在最内层，持荷夹具夹片设置在持荷夹具底座的内侧，持荷夹具底座设置在减荷夹具底座的内侧。
[0007]减何夹具夹片包括销套、钢套和钢制维形大夹片。
[0008]减荷夹具底座与减荷夹具夹片接触的面为与减荷夹具夹片的锥形斜面相适应的斜面，其斜面的倾角α取30°，铝套厚度Τ2取3mm，铝套长度L2不宜小于8mm。
[0009]连接装置包括双层夹具连接套筒、连接杆、预紧螺母一、预紧螺母二和试验机连接底盘；连接杆一端通过预紧螺母一和预紧螺母二与试验机连接底盘连接，另一端套有双层夹具连接套筒；减荷夹具底座插进双层夹具连接套筒内；试验机连接底盘与试验机相连。
[0010]双层夹具连接套筒与连接杆之间的接触面为球面，且球面曲率相同，双层夹具连接套筒为凹球面，连接杆为凸球面，其球面直径D不小于2m。
[0011]如上所述普通钢筋及预应力筋疲劳拉伸试验用双层夹具的安装工艺，其特征在于:正式安装之前需进行连接装置安装、预紧安装和预紧加载，其主要步骤如下:
[0012](I)在试验机上安装连接装置；
[0013](2)预紧安装，首先将辅助钢绞线装入夹具头中，然后将夹具头安装到连接装置上;
[0014](3)预紧加载，首先启动试验机，以2kN/s的速度匀速拉伸钢绞线，直至拉力超过试验设计荷载上限的20%，然后停止加载并持载5min，在持载过程中通过拧紧预紧螺母一和预紧螺母二完成预紧工作，最后卸载，取下夹具头，关闭试验机；
[0015](4)正式试验安装，更换辅助钢绞线，首先从夹具头中取出辅助钢绞线，并更换成试验用钢绞线，然后按安装步骤重新安装夹具头。
[0016](I)减荷夹具底座外表面螺纹高度L1、双层夹具连接套筒的内表面螺纹高度L3及预紧螺母一和预紧螺母二的规格需由最大荷载即预紧荷载根据螺纹副抗挤压计算公式确定，并同时满足抗剪切强度校核、自锁性能校核要求；
[0017](2)减荷夹具底座的壁厚Tl、双层夹具连接套筒的壁厚T3及连接杆的直径T5根据最大荷载由钢材的轴心拉伸强度公式确定；
[0018](3)双层夹具连接套筒凹球面的最小厚度T4、连接杆的凸球面的最小厚度T6根据最大荷载由钢材的轴心受压强度公式确定。
[0019]9、根据权利要求7所述的普通钢筋及预应力筋疲劳拉伸试验用双层夹具的安装工艺，其特征在于:该方法的步骤如下:
[0020](I)步骤具体方法如下:(一)将连接杆套入套筒中；(二)将预紧螺母一和预紧螺母二旋入连接杆上；(三)利用连接杆的螺纹，将连接杆与试验机连接底盘相连。
[0021](2)步骤中方法如下:第一步，安装辅助钢绞线；首先，将辅助钢绞线套入减荷夹具底座中；其次，用粘合剂将铝套、钢套和钢制锥形大夹片按先后顺序依次粘接在一起组成减荷夹具夹片；再次，利用透明胶带将粘贴好的减荷夹具夹片固定于辅助钢绞线外表面，之后将减荷夹片推入到减荷底座底部；最后，将持荷夹具底座和持荷夹具夹片依次安装在减荷夹片后端，同时旋紧底盖将减荷夹片与持荷夹具底座和持荷夹具夹片封闭于减荷夹具底座中；第二步，安装双层夹具；将安装好钢绞线的双层夹具按图11所示置于连接装置中间并转动连接套筒，使减荷底座的螺纹旋入套筒中，将双层夹具与试验机相连接；
[0022](3)步骤具体如下:(一)启动试验机，采用力控制方式对辅助钢绞线进行拉伸；(二)以2kN/s的速度匀速加载，直至超过试验设计荷载上限的20%后，停止加载；(三)持载5min，在持载过程中，用扳手将预紧螺母二、预紧螺母一依次拧紧；(四)卸载至OkN，松开套筒的螺纹取下双层夹具，然后关闭试验机。
[0023]优点及效果:
[0024]本发明提供一种普通钢筋及预应力筋疲劳拉伸试验用双层夹具及安装工艺，目的在于提高试验效率及其延长试验机的使用寿命。
[0025]本发明的优点与积极效果如下:
[0026]第一，降低试件疲劳损伤破坏的风险，显著提高试验成功几率。本发明的双层夹具，一方面由于增加了减荷夹具分担了疲劳试验中的荷载作用，减少了作用在单一持荷夹具上的荷载，有效降低了钢绞线端部的夹持损伤，另一方面由于在减荷夹具中使用铝套对钢绞线进行柔性夹持，改善了握持处钢绞线的应力集中现象，使试验成功几率显著提高；
[0027]第二，延长了试验机的使用寿命。本发明的预紧安装工艺，即在正式安装前，在连接杆上施加预压力，可使试验机连接盘的螺纹始终处于受压状态，有效避免了由于直接加载可能引起的螺纹疲劳损伤，延长了试验连接盘的寿命。
[0028]本发明钢绞线疲劳试验用双层夹具采用双重锚固技术，与传统夹具相比，减轻了钢绞线端部的夹持损伤，成功解决了钢绞线疲劳试验中端部夹持损伤的难题。
【附图说明】
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[0029]图1双层夹具头装置图
[0030]图2 — I减荷夹具底座细部图
[0031]图2—2为图2—I的俯视图
[0032]图3 — I减荷夹具夹片细部图
[0033]图3— 2为图3— I的俯视图
[0034]图4减荷夹具底盖细部图
[0035]图5双层夹具的连接装置图
[0036]图6 — I双层夹具连接套筒细部图
[0037]图6—2为6—I的俯视图
[0038]图7 — I连接杆细部图
[0039]图7— 2为图7— I的俯视图
[0040]图8— I预紧螺母细部图
[0041]图8一2为8一 I的俯视图
[0042]图9安装步骤一(安装连接杆及双层夹具连接套筒)
[0043]图10双层夹具安装图
[0044]图11安装步骤二、三(预紧安装及正式安装)
[0045]标号及符号说明
[0046]1、减荷夹具夹片；2、减荷夹具底座；3、持荷夹具底座；4、持荷夹具夹片；5、减荷夹具底盖；6、铝套；7、钢套；8、钢制锥形大夹片；9、双层夹具连接套筒；10、连接杆；11、预紧螺母一 ；12、预紧螺母二 ；13、试验机连接底盘；14、辅助钢绞线；15、试验钢绞线。
[0047]LI—减荷底座外表面螺纹高度；L2—钢制锥形大夹片高度/铝(铜)套高度；L3—连接套筒的内表面螺纹高度。
[0048]Tl一减荷底座的壁厚；；T 2—铝套厚度；T3—连接套筒的壁厚；Τ4一连接套筒⑨凹球面的最小厚度；Τ5—连接杆的直径；Τ6—连接杆的凸球面的最小厚度。
[0049]D—连接杆与连接套管接触面直径；α —减荷底座斜面倾角。
[0050]【具体实施方式】:下面结合附图对本发明做进一步的描述:
[0051]如图1和2所示，本发明提供一种普通钢筋及预应力筋疲劳拉伸试验用双层夹具，其特征在于:该夹具包括由由减荷夹具与持荷夹具构成的夹具头，夹具头通过连接装置与试验机相连。
[0052]减荷夹具包括减荷夹具夹片1、减荷夹具底座2和减荷夹具底盖5 ;减荷夹具夹片I设置在减荷夹具底座2内侧，减荷夹具底座2与连接装置连接，减荷夹具底盖5设置在减荷夹具底座2与连接装置连接的一端；持荷夹具为普通的钢绞线张拉用工具锚，包括持荷夹具底座3和持荷夹具夹片4，持荷夹具夹片4设置在最内层，持荷夹具夹片4设置在持荷夹具底座3的内侧，持荷夹具底座3设置在减荷夹具底座2的内侧。
[0053]减何夹具夹片I包括销套6、钢套7和钢制维形大夹片8。
[0054]减荷夹具底座2与减荷夹具夹片I接触的面为与减荷夹具夹片I的锥形斜面相适应的斜面，其斜面的倾角α取30°，铝套厚度Τ2取3mm，铝套长度L2不宜小于8mm。
[0055]连接装置包括双层夹具连接套筒9、连接杆10、预紧螺母一 11、预紧螺母二 12和试验机连接底盘13 ;连接杆10 —端通过预紧螺母一 11和预紧螺母二 12与试验机连接底盘13连接，另一端套有双层夹具连接套筒9 ;减荷夹具底座2插进双层夹具连接套筒9内；试验机连接底盘13与试验机相连。
[0056]双层夹具连接套筒9与连接杆10之间的接触面为球面，且球面曲率相同，双层夹具连接套筒9为凹球面，连接杆10为凸球面，其球面直径D不小于2m。
[0057]本装置在设计过程中完全采用螺纹方式连接，需注意以下几点:(1)减荷底座外表面螺纹高度L1、连接套筒的内表面螺纹高度L3及预紧螺母一、二的规格需由最大荷载(预紧荷载)根据螺纹副抗挤压计算公式确定，并同时满足抗剪切强度校核、自锁性能校核要求；(2)减荷底座的壁厚Tl、连接套筒的壁厚T3及连接杆的直径T5需根据最大荷载由钢材的轴心拉伸强