CN106323767B - 一种螺栓抗剪性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺栓抗剪性能测试装置，包括试件固定装置、设置在试件固定装置上下两端的试件加载装置和设置在试件固定装置上的待测螺栓，试件固定装置包括夹持在试件加载装置上部的上芯板、夹持在试件加载装置下部的下芯板、设置在上芯板左侧的左盖板以及设置在上芯板右侧的右盖板；左盖板上部、右盖板上部与上芯板下部通过待测螺栓连接，左盖板下部、右盖板下部与下芯板上部通过连接装置螺栓连接，且待测螺栓的直径小于连接装置螺栓的直径；上芯板与下芯板的前侧面之间及后侧面之间分别连接一个磁式位移计。本发明不仅拆卸和组装方便、增加了实验的可靠性，而且加载过程中载荷在一条作用线上从而大大提高了实验的精度。

Description

一种螺栓抗剪性能测试装置

技术领域

本发明涉及一种螺栓抗剪性能的检测方法，尤其是涉及一种螺栓抗剪性能测试装置。

背景技术

随着社会经济的不断发展，螺栓抗剪连接作为钢结构的可靠连接方式，已在国内外得到了广泛的应用。当前在工程中最常用的螺栓抗剪连接形式主要分为普通螺栓抗剪连接和高强螺栓抗剪连接。其中，普通螺栓连接具有施工简易，拆卸方便等优点，适用于需要经常拆卸的结构；而高强度螺栓抗剪连接具有结构承载能力好、经济性能和使用性能高等优点，在桥梁、工业与民用建筑结构中得到了广泛的应用。

在螺栓使用过程中，往往承受一定的剪切力尤其对于抗剪螺栓，这就要求对选用的螺栓在使用前进行抗剪性能实验以保证所选用的螺栓具有足够的抗剪性能。目前的螺栓抗剪实验过程通常采用两个相同规格的螺栓对待测螺栓进行抗剪性能实验。然而，在加载过程中，即便是选用两个同规格的螺栓，也依然存在实验现象不尽相同的情况，这就对实验精度造成一定影响；而本发明测试装置将待测试件分为规格较大的连接装置螺栓和规格较小的待测螺栓，规格较小的待测螺栓可以保证另一侧起固定作用的螺栓不会被破坏，从而保证了实验的准确性和可靠性。

专利申请号201220063536.4公开了一种螺栓剪切试验用夹具，包括上夹持器和下夹持器，安装在万能试验机上。上夹持器由第一连接件和第三夹板构成，下夹持器由第二连接件和第一夹板、第二夹板构成。连接件为矩形柱状体结构，连接件相对的两侧设有燕尾铁，燕尾铁与试验机的燕尾槽相配合，用于在试验机上固定夹持器。夹板为板形结构，位于连接件的顶部，夹板上设有螺栓孔。上下夹持器的安装方式为，上夹持器的夹板一侧朝下，下夹持器的夹板一侧朝上，或上夹持器的夹板一侧朝上，下夹持器的夹板一侧朝下。该实用新型通过上、下夹持器的螺栓孔夹持螺栓，实现对螺栓抗剪切能力的检测试验。上、下夹持器一侧用单夹板，另一侧用双夹板，夹持试件稳定，不易发生错位，检测数据准确，然而，该实用新型采用单螺栓装夹，这就需要夹持器一侧用双夹板，这种结构不便于对双夹板进行夹持，而且该结构受力不均，影响螺栓的抗剪实验精度。

专利申请号201410686412.5公开了一种螺栓剪切试验夹具及试验机，包括分体设置的连接件和板面延伸方向垂直于左右方向的剪切板，连接件上设置有用于与试验机相连的试验机连接结构，螺栓剪切试验夹具还包括用于在使用时将剪切板连接于所述连接件上的剪切板连接结构，剪切板上开设有至少一个轴线沿左右方向延伸方向的供相应待试验螺栓穿装的螺栓穿孔。该发明提供了一种可以模拟出贴近螺栓使用环境的螺栓剪切试验夹具及使用该螺栓剪切试验夹具的试验机，然而该发明采用双剪切板结构，这种结构施加的载荷不在一条作用线上，螺栓受到一定的扭矩，势必会影响螺栓抗剪性能试验的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种螺栓抗剪性能测试装置，不仅拆卸和组装方便、增加了实验的可靠性，而且加载过程中载荷在一条作用线上从而大大提高了实验的精度。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种螺栓抗剪性能测试装置，包括试件固定装置、设置在所述试件固定装置上下两端的试件加载装置和设置在所述试件固定装置上的待测螺栓，所述试件固定装置包括夹持在所述试件加载装置上部的上芯板、夹持在所述试件加载装置下部的下芯板、设置在所述上芯板左侧的左盖板以及设置在所述上芯板右侧的右盖板；

所述左盖板上部、所述右盖板上部与所述上芯板下部通过待测螺栓连接，所述左盖板下部、所述右盖板下部与所述下芯板上部通过连接装置螺栓连接，且所述待测螺栓的直径小于所述连接装置螺栓的直径；

所述上芯板与所述下芯板的前侧面之间及后侧面之间分别连接有一个磁式位移计，且所述磁式位移计通过四芯导线与多通道应变采集仪信号连接，所述多通道应变采集仪与电脑信号连接。

进一步的，所述左盖板上部、所述右盖板上部及所述上芯板下部与所述待测螺栓位置相对应处分别可拆卸式设置内径与所述待测螺栓外径相配合的上套筒，所述待测螺栓套设在所述上套筒内；所述左盖板下部、所述右盖板下部及所述下芯板上部与所述连接装置螺栓位置相对应处分别可拆卸式设置内径与所述连接装置螺栓外径相配合的下套筒，所述连接装置螺栓套设在所述下套筒内。

进一步的，所述上芯板上端外表面和所述下芯板下端外表面均设置防滑凸起。

进一步的，所述左盖板与所述上芯板、所述下芯板之间以及所述右盖板与所述上芯板、所述下芯板之间均设置弹性垫。

进一步的，所述左盖板与所述右盖板上设置开合式防护罩。

进一步的，所述加载装置为万能试验机。

本发明的有益效果是：

本发明针对现有技术中，螺栓抗剪性能测试存在拆装不方便以及加载过程中载荷不在一条作用线进而影响实验精度的问题，采用待测螺栓和连接装置螺栓上下并排设置的双螺栓结构，而且连接装置螺栓的直径大于待测螺栓的直径，能够保证待测螺栓完成抗剪实验后连接装置螺栓依然完好无损，避免实验过程中连接装置螺栓发生损伤或断裂造成实验精度降低甚至无效；同时待测螺栓及连接装置螺栓的拼装方式采用两边分别设置左盖板和右盖板，左盖板与右盖板之间的上部设置上芯板，左盖板与右盖板之间的下部设置下芯板的对称结构，一方面能够分别将待测螺栓和连接装置螺栓设置在上芯板下部和下芯板上部，另一方面结构左右和上下均为对称结构且加载时拉力处在上芯板和下芯板所在的直线上，避免产生扭矩而干扰抗剪性能测试结果；而磁式位移计的布置采用在上芯板与下芯板的前侧面之间及后侧面之间同时分别设置一个磁式位移计的方式，这种前后对称布置方式能够同时测量前后两侧的位移量，从而取它们测量值的平均值作为上芯板和下芯板之间的相对位移，这样能够进一步的提高实验精确度。

另外，为了使本装置适用于不同规格螺栓的抗剪性能测试，待测螺栓和连接装置螺栓分别采用可拆卸式的上套筒和下套筒固定在上芯板下部和下芯板上部，这样可以根据实验需要选择不同内径的上套筒和下套筒，从而扩大了本装置的应用范围。本发明不仅拆卸和组装方便、增加了实验的可靠性，而且加载过程中载荷在一条作用线上从而大大提高了实验的精度。

附图说明

图1为本发明第一种实施方式的结构主视示意图；

图2为本发明第一种实施方式的结构左视示意图；

图3为本发明第二种实施方式的结构主视示意图；

图4为本发明第二种实施方式的结构左视示意图；

图5为本发明第三种实施方式的结构左视示意图；

图6为本发明第四种实施方式的结构左视示意图；

图7为本发明第五种实施方式的结构左视示意图。

具体实施方式

下面结合附图1至7和实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

如图1和图2所示，一种螺栓抗剪性能测试装置，包括试件固定装置、设置在所述试件固定装置上下两端的试件加载装置1和设置在所述试件固定装置上的待测螺栓2，所述试件固定装置包括夹持在所述试件加载装置1上部的上芯板3、夹持在所述试件加载装置1下部的下芯板4、设置在所述上芯板3左侧的左盖板5以及设置在所述上芯板3右侧的右盖板6；

所述左盖板5上部、所述右盖板6上部与所述上芯板3下部通过待测螺栓2连接，所述左盖板5下部、所述右盖板6下部与所述下芯板4上部通过连接装置螺栓7连接，且所述待测螺栓2的直径小于所述连接装置螺栓7的直径；

所述上芯板3与所述下芯板4的前侧面之间及后侧面之间分别连接有一个磁式位移计8，且所述磁式位移计8通过四芯导线9与多通道应变采集仪10信号连接，所述多通道应变采集仪10与电脑11信号连接。

所述加载装置1为万能试验机。

本发实施例中，采用待测螺栓和连接装置螺栓上下并排设置的双螺栓结构，而且连接装置螺栓的直径大于待测螺栓的直径，能够保证待测螺栓完成抗剪实验后连接装置螺栓依然完好无损，避免实验过程中连接装置螺栓发生损伤或断裂造成实验精度降低甚至无效；同时待测螺栓及连接装置螺栓的拼装方式采用两边分别设置左盖板和右盖板，左盖板与右盖板之间的上部设置上芯板，左盖板与右盖板之间的下部设置下芯板的对称结构，一方面能够分别将待测螺栓和连接装置螺栓设置在上芯板下部和下芯板上部，另一方面结构左右和上下均为对称结构且加载时拉力处在上芯板和下芯板所在的直线上，避免产生扭矩而干扰抗剪性能测试结果；而磁式位移计的布置采用在上芯板与下芯板的前侧面之间及后侧面之间同时分别设置一个磁式位移计的方式，这种前后对称布置方式能够同时测量前后两侧的位移量，从而取它们测量值的平均值作为上芯板和下芯板之间的相对位移，这样能够进一步的提高实验精确度。

实施例2

如图3和图4所示，一种螺栓抗剪性能测试装置，包括试件固定装置、设置在所述试件固定装置上下两端的试件加载装置1和设置在所述试件固定装置上的待测螺栓2，所述试件固定装置包括夹持在所述试件加载装置1上部的上芯板3、夹持在所述试件加载装置1下部的下芯板4、设置在所述上芯板3左侧的左盖板5以及设置在所述上芯板3右侧的右盖板6；

所述左盖板5上部、所述右盖板6上部与所述上芯板3下部通过待测螺栓2连接，所述左盖板5下部、所述右盖板6下部与所述下芯板4上部通过连接装置螺栓7连接，且所述待测螺栓2的直径小于所述连接装置螺栓7的直径；

所述上芯板3与所述下芯板4的前后侧面之间分别连接有一个磁式位移计8，且所述磁式位移计8通过四芯导线9与多通道应变采集仪10信号连接，所述多通道应变采集仪10与电脑11信号连接。

所述左盖板5上部、所述右盖板6上部及所述上芯板3下部与所述待测螺栓2位置相对应处分别可拆卸式设置内径与所述待测螺栓2外径相配合的上套筒12，所述待测螺栓2套设在所述上套筒12内；所述左盖板5下部、所述右盖板6下部及所述下芯板4上部与所述连接装置螺栓7位置相对应处分别可拆卸式设置内径与所述连接装置螺栓7外径相配合的下套筒13，所述连接装置螺栓7套设在所述下套筒13内。

本实施例中，待测螺栓和连接装置螺栓分别采用可拆卸式的上套筒和下套筒固定在上芯板下部和下芯板上部，这样可以根据实验需要选择不同内径的上套筒和下套筒，进而使本装置能够适用于不同规格螺栓的抗剪性能测试以扩大本装置的应用范围。

实施例3

如图5所示，其与实施例2的区别在于：所述上芯板3上端外表面和所述下芯板4下端外表面均设置防滑凸起14。

本实施例中，在上芯板上端外表面以及下芯板下端的外表面设置防滑凸起，目的是为了增大上芯板和下芯板分别与试件加载装置之间的摩擦力，防止实验过程中上芯板和下芯板相对于加载装置发生滑动影响测试结果。

实施例4

如图6所示，其与实施例3的区别在于：所述左盖板5与所述上芯板3、所述下芯板4之间以及所述右盖板6与所述上芯板3、所述下芯板4之间均设置弹性垫15。

所述弹性垫15由耐磨自润滑复合材料制成，所述耐磨自润滑复合材料由以下成分按重量比组成：橡胶30份，硬脂酸6份，氧化钛2份，、碳纳米管7份，六钛酸钾晶须8份，二硫化钼润滑剂2份，分散剂0.5份，本材料具有高耐磨性及弹性，使用寿命达到5年。

本实施例中，在左盖板与上芯板、下芯板之间以及右盖板与上芯板、下芯板之间均设置了弹性垫，其目的是为了减小左盖板与上芯板和下芯板之间，以及右盖板与上芯板和下芯板之间的摩擦力以减少对实验结果的干扰。

实施例5

如图7所示，其与实施例2的区别在于：所述左盖板5与所述右盖板6上设置开合式防护罩16。

所述开合式防护罩16由高强尼龙复合材料制成，所述高强尼龙复合材料由以下成分按重量比组成：尼龙66树脂40份，玻璃纤维62份，硅酮粉10份，相容剂2份，聚四氟乙烯5份，硫化物3份，本材料具有高强度、高防腐、高耐温、高耐磨等优良特性，力学性能优异。

本实施例中，在左盖板与右盖板上设置开合式防护罩，一方面起到防护作用，避免待测螺栓被剪断时残体飞落砸伤周围的设备或人员，另一方面便于拆装，不影响螺栓的装夹以及实验的进行。

使用时，首先通过待测螺栓和连接装置螺栓将左盖板、上芯板、下芯板及右盖板拼接在一起，然后将上芯板的下端和下芯板的上端分别夹持在加载装置的上部和下部，然后将2个磁式位移计分别布置在上芯板与所述下芯板的前后侧面之间以便于取测量结果的平均值作为上芯板和下芯板之间的相对位移，之后对待测螺栓施加预紧力，最后对本上芯板和下芯板逐步缓慢施加拉力直至待测螺栓被剪断，通过电脑和多通道应变采集仪采集试验过程中数据。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种螺栓抗剪性能测试装置，包括试件固定装置、设置在所述试件固定装置上下两端的试件加载装置和设置在所述试件固定装置上的待测螺栓，其特征在于：所述试件固定装置包括夹持在所述试件加载装置上部的上芯板、夹持在所述试件加载装置下部的下芯板、设置在所述上芯板左侧的左盖板以及设置在所述上芯板右侧的右盖板；所述左盖板上部、所述右盖板上部与所述上芯板下部通过待测螺栓连接，所述左盖板下部、所述右盖板下部与所述下芯板上部通过连接装置螺栓连接，且所述待测螺栓的直径小于所述连接装置螺栓的直径；所述上芯板与所述下芯板的前侧面之间及后侧面之间分别连接有一个磁式位移计，且所述磁式位移计通过四芯导线与多通道应变采集仪信号连接，所述多通道应变采集仪与电脑信号连接；

所述左盖板上部、所述右盖板上部及所述上芯板下部与所述待测螺栓位置相对应处分别可拆卸式设置内径与所述待测螺栓外径相配合的上套筒，所述待测螺栓套设在所述上套筒内；所述左盖板下部、所述右盖板下部及所述下芯板上部与所述连接装置螺栓位置相对应处分别可拆卸式设置内径与所述连接装置螺栓外径相配合的下套筒，所述连接装置螺栓套设在所述下套筒内；

所述加载装置为万能试验机。

2.根据权利要求1所述的一种螺栓抗剪性能测试装置，其特征在于：所述上芯板上端外表面和所述下芯板下端外表面均设置防滑凸起。

3.根据权利要求1所述的一种螺栓抗剪性能测试装置，其特征在于：所述左盖板与所述上芯板、所述下芯板之间以及所述右盖板与所述上芯板、所述下芯板之间均设置弹性垫。

4.根据权利要求1所述的一种螺栓抗剪性能测试装置，其特征在于：所述左盖板与所述右盖板上设置开合式防护罩。

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