20年來，我國預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)發(fā)展迅速，預(yù)應(yīng)力鋼筋材料從早期的冷拉鋼筋，冷拔鋼絲，發(fā)展到目前大量使用的高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，預(yù)應(yīng)力錨固體系也相繼開發(fā)了XM, TM, QVM, VLM等大噸位群錨體系，張拉設(shè)備配套逐步完善，預(yù)應(yīng)力新工藝層出不窮，大大促進(jìn)了我國預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的發(fā)展.。鋼絞線廣泛應(yīng)用于建筑、交通、能源、石化、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域，越來越和人們的日常生活密切相連。
隨著國內(nèi)鋼絞線產(chǎn)能的增大，我國已經(jīng)成為鋼絞線生產(chǎn)大國，2006年，我國鋼絞線粗鋼產(chǎn)量達(dá)到530萬噸，首次超過日本躍居世界第一。另外，早在2001年，我國就已成為超過美國的世界第一鋼絞線消費(fèi)大國。為了確保預(yù)應(yīng)力工程材料的質(zhì)量，自1985年起，我國陸續(xù)頒布了有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，如早期的GB/T5224-85 , GB/T5224-1995《預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線》等，對(duì)預(yù)應(yīng)力行業(yè)起到了積極的促進(jìn)作用，針對(duì)執(zhí)行和使用中出現(xiàn)的問題，這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的修訂和完善中。目前，針對(duì)鋼絞線材料的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要參照GB/T5224-2003《預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線》。隨著材料加工工藝的發(fā)展、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，預(yù)應(yīng)力鋼絞線試驗(yàn)機(jī)的加載系統(tǒng);夾持系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測(cè)力系統(tǒng)需要在新標(biāo)準(zhǔn)不斷推廣的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)。電腦式金屬拉力機(jī)就是針對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)的變化以及對(duì)試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)要求而設(shè)計(jì)研發(fā)的。
2.電腦式金屬拉力試驗(yàn)機(jī)簡介
用配制好的鋼絲在機(jī)器上按規(guī)定一次多根捻制成絞線稱鋼絞線。
鋼紋線根據(jù)配制的鋼絲不同及用途不同可分為:鍍鋅鋼絞線，預(yù)應(yīng)力棍凝土用鋼絞線，鋁包鋼絞線。
應(yīng)力混凝土用鋼絞線:預(yù)應(yīng)力鋼絞線是由圓形斷面鋼絲捻成的做預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、巖土錨固等用途的鋼絞線。根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的捻制結(jié)構(gòu)分為12,13,17三種，如圖1所示。
圖1：預(yù)應(yīng)力鋼絞線的捻制結(jié)構(gòu)
3.整機(jī)構(gòu)成
電腦式金屬拉力試驗(yàn)機(jī)的整機(jī)構(gòu)成如圖2所示。
圖2：鋼絞線拉力試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)圖
主機(jī):對(duì)試樣進(jìn)行加荷的工作裝置;
控制柜:開動(dòng)、停止對(duì)加荷速率進(jìn)行調(diào)節(jié)的操作裝置;
液壓源:對(duì)液壓系統(tǒng)提供高壓油，通過主機(jī)對(duì)鋼絞線進(jìn)行加荷的動(dòng)力裝置;
電腦系統(tǒng):對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、放大、顯示、處理和打印的裝置。
4.主要技術(shù)參數(shù)及性能特點(diǎn)
(1)主要技術(shù)參數(shù)
最大試驗(yàn)力:1000kN;
最大拉伸空間:1000mm;
鋼絞線鉗口:Φ8～Φ15mm;Φ15～Φ22mm;
活塞上升最大速度:約70mm/min;
活塞行程:最大250mm;
絲杠間隔(凈空間):650mm;
工作臺(tái)有效尺寸:約850mm×710mm;
主機(jī)外型尺寸:900mm×940mm×2850mm.
(2)性能特點(diǎn)
a.特有的夾持方式，試樣的斷裂位置都在標(biāo)距以內(nèi);
b.上下鉗口座為半開式鉗口，鉗口長度長，能滿足Φ20mm粗直徑鋼絞線拉伸力學(xué)性能試驗(yàn)要求;
c.油壓傳感器測(cè)力;
d.采用引伸計(jì)測(cè)量試樣標(biāo)距內(nèi)變形，滿足了新國標(biāo)中對(duì)鋼絞線非比例延伸力的測(cè)量要求;
e.光電編碼器測(cè)量位移;
f.液壓夾持試樣;
g.采用電腦系統(tǒng)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、放大、顯示、處理和打印。
天氏庫力金屬拉力機(jī)（液壓式）
5.鋼絞線拉伸試驗(yàn)機(jī)的研制
鋼絞線試驗(yàn)機(jī)鉗口座剛度不足及試驗(yàn)機(jī)的夾具缺陷對(duì)鋼絞線最大力Fm的測(cè)定有著重要的影響，而Fm的數(shù)值又直接影響到錨具效率系數(shù)的計(jì)算。某些檢測(cè)單位使用全開式形式的鉗口座，鉗口座全開，剛度小，變形大，導(dǎo)致夾持鉗口外張，試樣打滑;夾具的夾持長度從80mm到180mm不等，夾具的牙紋有點(diǎn)狀、細(xì)牙等，這些夾具不同程度地對(duì)鋼絞線有著“缺口效應(yīng)”，導(dǎo)致鋼絞線提前破壞，斷口總是發(fā)生在夾持部位，多數(shù)情況是只有一根鋼絲被拉斷，造成端頭單絲斷裂。新標(biāo)準(zhǔn)GB/T5224-2003規(guī)定:“如試樣在夾頭內(nèi)和距鉗口2倍鋼絞線公稱直徑內(nèi)斷裂達(dá)不到本標(biāo)準(zhǔn)性能要求時(shí)，試驗(yàn)無效。”
為了解決國內(nèi)鋼絞線拉力機(jī)拉伸時(shí)普遍存在的這些問題，經(jīng)過仔細(xì)的研討，發(fā)現(xiàn)存在鋼絞線在夾具內(nèi)受剪力破壞的現(xiàn)象。鋼絞線所承受的拉力是試驗(yàn)機(jī)通過鉗口與鋼絞線外層鋼絲之間摩擦力傳遞過來的。磨擦力越大，接觸面積之和越大的鋼絲所承受的拉荷載就越大，反之就越小。由于各股鋼絲所受磨擦力不同，相對(duì)于鉗口會(huì)產(chǎn)生不等量的滑移。而鋼絞線的理論伸長率很小，只相當(dāng)于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的1/7左右，因此，滑移量的差異對(duì)各股外層鋼絲的實(shí)際伸長率的影響就顯得更為突出了。實(shí)際伸長率大的鋼絲自然要先于實(shí)際伸長率小的鋼絲被拉斷?？梢娪捎阡摻g線各股外層鋼絲與V型鉗口的接觸面情況不同其承受的拉力也不同，達(dá)到極限荷載的時(shí)刻也不同，這樣所測(cè)得的鋼絞線的極限荷載必然要不同程度的低于其實(shí)際極限荷載。
經(jīng)分析主要原因是鉗口座剛度不足以及在試驗(yàn)中使用的夾具長度尺寸較短，對(duì)鋼絞線的夾持而積較小，夾持齒牙對(duì)鋼絞線產(chǎn)生剪應(yīng)力造成的。因此，提高鉗口座剛度、使鋼絞線不受損傷的鉗口夾持形式是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)所在，改良鉗口座剛度及夾具，對(duì)試樣夾持部位進(jìn)行一定的“保護(hù)措施”，提高夾具對(duì)鋼絞線夾持的均勻性和可靠性是提高檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度的關(guān)鍵。
天氏庫力研發(fā)的電腦式金屬拉力試驗(yàn)機(jī)完美地解決了以上存在的問題:
(1)采用了半開式鉗口座，三面封閉，剛度大大提高。
(2)對(duì)鉗口夾持長度進(jìn)行了改進(jìn)，由國內(nèi)普遍的80mm~180mm加長到225mm，國標(biāo)GB/T5224-2003中第7.2.2條中規(guī)定預(yù)應(yīng)力鋼絞線的捻距為鋼絞線公稱直徑的12~16倍，完全滿足國標(biāo)的要求。
(3)對(duì)鉗口的夾持齒牙形狀進(jìn)行了改進(jìn)，鋼紋線試樣與鉗口接觸面積比普通圓試樣少，受力相對(duì)集中，因此要求鉗口有足夠的強(qiáng)度。夾持鉗口齒形設(shè)計(jì)為鋸齒形，增大齒距，即增大了單齒齒厚，同時(shí)又將齒部的傾斜度增加，提高了強(qiáng)度。
(4)為了解決斷口總是在夾持部分和滑移，專門設(shè)計(jì)了長250×30×1.2的軟金屬鋁片，并在鋁片的一側(cè)粘有金剛砂(見圖3)，在試驗(yàn)時(shí)，必須在夾具與試樣之間墊以粘有金鋼砂的軟金屬片，以防止夾具牙紋對(duì)鋼絞線的損傷，同時(shí)最大程度地握裹住試樣，阻止試樣打滑。
圖3：粘有金剛砂的軟金屬鋁片
試驗(yàn)結(jié)果證明，該機(jī)所拉的鋼絞線試樣的斷口(見圖4)位置都在規(guī)定的標(biāo)距以內(nèi)，而且合格率為100%。
圖4：拉斷后的鋼絞線試樣
該拉力試驗(yàn)機(jī)解決了通常鋼絞線斷裂在夾持鉗口內(nèi)部分和試樣滑移的問題，避免了鋼絞線直接夾持產(chǎn)生的破壞，從而解決了鋼絞線斷口不在標(biāo)距內(nèi)的問題。經(jīng)檢驗(yàn)，整機(jī)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
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