CN108896231A - 一种监测钢板-橡胶叠层摩擦耗能器螺栓预紧轴力及扭矩的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种监测钢板‑橡胶叠层摩擦耗能器螺栓预紧轴力及扭矩的方法，属于土木工程减震技术领域。本发明通过利用试验装置和具有扭矩显示功能的扭矩扳手分级拧紧螺帽，以对螺栓施加预紧力，测读各加载等级下对应的试验机拉力值、扭矩值、应变值，得出单个螺栓预紧扭矩‑应变预紧、轴力‑应变对应关系；根据该两个关系，对钢板‑橡胶叠层摩擦耗能器组装过程中各螺栓实际所受预紧扭矩、预紧轴力进行全过程实时监测，以此指导钢板‑橡胶叠层摩擦耗能器的实际生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种监测钢板-橡胶叠层摩擦耗能器螺栓预紧轴力及扭矩的方法，属于土木工程减震技术领域。
背景技术
钢板-橡胶叠层摩擦耗能器具有抗震耗能能力强、造价低的显著优点，具有较好的推广应用前景。但当前钢板-橡胶叠层摩擦耗能器组装工艺中，螺栓预紧扭矩（预紧轴力）施加主要根据经验进行，由此导致产品最大水平阻尼力F与设计值差异较大（超过国家标准要求的±15%）。
发明内容
本发明提供了一种静态监测钢板-橡胶叠层摩擦耗能器螺栓预紧轴力及扭矩的方法，以用于通过本方法对钢板-橡胶叠层摩擦耗能器螺栓预紧轴力及扭矩进行监测。
本发明的技术方案是：一种监测钢板-橡胶叠层摩擦耗能器螺栓预紧轴力及扭矩的方法，所述方法步骤如下：
S1、粘贴电阻应变片：在螺栓8的螺杆的中间一侧采用一纵一横方式贴上电阻应变片Ⅰ9和电阻应变片Ⅱ10，并在对称的另一侧采用一纵一横方式贴上电阻应变片Ⅲ16和电阻应变片Ⅳ17；将电阻应变片Ⅰ9的端子焊接点Ⅱ19连通电阻应变片Ⅱ10的端子焊接点Ⅲ20、电阻应变片Ⅰ9的端子焊接点Ⅰ18连通电阻应变片Ⅲ16的端子焊接点Ⅴ22、电阻应变片Ⅱ10的端子焊接点Ⅲ21连通电阻应变片Ⅳ17的端子焊接点Ⅷ25；
S2、试验装置安装：将上加载框3顶部的夹持杆Ⅰ1固定于拉力试验机的上夹头2，下加载框13底部的夹持杆Ⅱ15固定于拉力试验机的下夹头14；上加载框3的底部钢板6上开有孔Ⅰ7，下加载框13的顶部钢板11上开有孔Ⅱ12，使用拉力试验机调整上加载框3与下加载框13距离，螺栓8的螺杆依次穿过孔Ⅱ12、孔Ⅰ7后装上垫片5、扭上螺帽4，使其处于松弛状态，此时螺栓8不受力；将电阻应变片Ⅰ9的端子焊接点Ⅱ19、电阻应变片Ⅲ16的端子焊接点Ⅵ23、电阻应变片Ⅳ17的端子焊接点Ⅶ24分别接电线在静态应变测试仪A、B、C接口处，使电阻应变片Ⅰ9、电阻应变片Ⅱ10、电阻应变片Ⅲ16、电阻应变片Ⅳ17与静态应变测试仪形成半桥；其中，上加载框3、下加载框13采用与钢板-橡胶叠层摩擦耗能器相同的钢板，两者结构相同且两者对称布置；
S3、单个螺栓试验：将拉力试验机荷载及静态应变测试仪清零后，使用带扭矩显示功能的扭矩扳手在螺帽4上分级施加扭矩，预紧扭矩值由小到大、分级进行扭矩施加，直至达到目标最大扭矩值；分别从拉力试验机及静态应变仪上读取各加载等级下的拉力值和应变值；对测试数据进行拟合，得出单个螺栓预紧扭矩-应变、预紧轴力-应变计算关系式；
S4、耗能装置组装：在钢板-橡胶叠层摩擦耗能器组装过程中，利用静态应变仪对各螺栓应变进行实时监测，根据已得出的预紧扭矩-应变、预紧轴力-应变计算关系式，计算得出各螺栓相应的实时预紧扭矩及预紧轴力。
本发明的有益效果是：利用试验装置和具有扭矩显示功能的扭矩扳手分级拧紧螺帽，以对螺栓施加预紧力，测读各加载等级下对应的试验机拉力值、扭矩值、应变值，得出单个螺栓预紧扭矩-应变预紧、轴力-应变对应关系；根据该两个关系，对钢板-橡胶叠层摩擦耗能器组装过程中各螺栓实际所受预紧扭矩、预紧轴力进行全过程实时监测，以此指导钢板-橡胶叠层摩擦耗能器的实际生产。
附图说明
图1是本发明试验装置正视图；
图2是本发明试验装置左视图；
图3是图1的1-1剖面图；
图4是图1的2-2剖面图；
图5是测试螺杆应变片粘贴示意图；
图6是测试螺杆应变片粘贴展开图；
图7是试验连接所用的半桥示意图；
图8是本发明的电阻应变片电路连接图；
图9是钢板-橡胶叠层摩擦耗能器示意图；
图中各标号：1-夹持杆Ⅰ，2-上夹头，3-上加载框，4-螺帽，5-垫片，6-底部钢板，7-孔Ⅰ，8-螺栓，9-电阻应变片Ⅰ，10-电阻应变片Ⅱ，11-顶部钢板，12-孔Ⅱ，13-下加载框，14-下夹头，15-夹持杆Ⅱ，16-电阻应变片Ⅲ，17-电阻应变片Ⅳ，18-端子焊接头Ⅰ，19-端子焊接头Ⅱ，20-端子焊接头Ⅲ，21-端子焊接头Ⅳ，22-端子焊接头Ⅴ，23-端子焊接头Ⅵ，24-端子焊接头Ⅶ，25-端子焊接头Ⅷ。
具体实施方式
实施例1：如图1-图9所示，一种监测钢板-橡胶叠层摩擦耗能器螺栓预紧轴力及扭矩的方法，所述方法步骤如下：
S1、粘贴电阻应变片：在螺栓8的螺杆的中间一侧采用一纵一横方式贴上电阻应变片Ⅰ9和电阻应变片Ⅱ10，并在对称的另一侧采用一纵一横方式贴上电阻应变片Ⅲ16和电阻应变片Ⅳ17；将电阻应变片Ⅰ9的端子焊接点Ⅱ19连通电阻应变片Ⅱ10的端子焊接点Ⅲ20、电阻应变片Ⅰ9的端子焊接点Ⅰ18连通电阻应变片Ⅲ16的端子焊接点Ⅴ22、电阻应变片Ⅱ10的端子焊接点Ⅲ21连通电阻应变片Ⅳ17的端子焊接点Ⅷ25；
S2、试验装置安装：将上加载框3顶部的夹持杆Ⅰ1固定于拉力试验机的上夹头2，下加载框13底部的夹持杆Ⅱ15固定于拉力试验机的下夹头14；上加载框3的底部钢板6上开有孔Ⅰ7，下加载框13的顶部钢板11上开有孔Ⅱ12，开孔直径大于测试螺栓直径，使用拉力试验机调整上加载框3与下加载框13距离，螺栓8的螺杆依次穿过孔Ⅱ12、孔Ⅰ7后装上垫片5、扭上螺帽4，使其处于松弛状态，此时螺栓8不受力；将电阻应变片Ⅰ9的端子焊接点Ⅱ19、电阻应变片Ⅲ16的端子焊接点Ⅵ23、电阻应变片Ⅳ17的端子焊接点Ⅶ24分别接电线在静态应变测试仪A、B、C接口处，使电阻应变片Ⅰ9、电阻应变片Ⅱ10、电阻应变片Ⅲ16、电阻应变片Ⅳ17与静态应变测试仪形成半桥，以此消除螺栓附加偏心弯矩及温度效应影响，使所测得应变仅含螺栓轴向应变分量；其中，上加载框3、下加载框13采用与钢板-橡胶叠层摩擦耗能器相同的钢板（所用钢板材料、强度、厚度均相同，以确保摩擦系数相同），两者结构相同且两者对称布置；
S3、单个螺栓试验：将拉力试验机荷载及静态应变测试仪清零后，使用带扭矩显示功能的扭矩扳手在螺帽4上分级施加扭矩，预紧扭矩值由小到大、分五级进行扭矩施加，直至达到目标最大扭矩值；分别从拉力试验机及静态应变仪上读取各加载等级下的拉力值和应变值；对测试数据进行拟合，得出单个螺栓预紧扭矩-应变、预紧轴力-应变计算关系式；
S4、耗能装置组装：在钢板-橡胶叠层摩擦耗能器组装过程中，利用静态应变仪对各螺栓应变进行实时监测，根据已得出的预紧扭矩-应变、预紧轴力-应变计算关系式，计算得出各螺栓相应的实时预紧扭矩及预紧轴力。据此实时调整各螺栓预紧扭矩，确保钢板-橡胶叠层摩擦耗能器中各螺栓预紧轴力大小相等、耗能器板间法向压应力均匀分布。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (1)
1.一种监测钢板-橡胶叠层摩擦耗能器螺栓预紧轴力及扭矩的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
S1、粘贴电阻应变片：在螺栓（8）的螺杆的中间一侧采用一纵一横方式贴上电阻应变片Ⅰ（9）和电阻应变片Ⅱ（10），并在对称的另一侧采用一纵一横方式贴上电阻应变片Ⅲ（16）和电阻应变片Ⅳ（17）；将电阻应变片Ⅰ（9）的端子焊接点Ⅱ（19）连通电阻应变片Ⅱ（10）的端子焊接点Ⅲ（20）、电阻应变片Ⅰ（9）的端子焊接点Ⅰ（18）连通电阻应变片Ⅲ（16）的端子焊接点Ⅴ（22）、电阻应变片Ⅱ（10）的端子焊接点Ⅲ（21）连通电阻应变片Ⅳ（17）的端子焊接点Ⅷ（25）；
S2、试验装置安装：将上加载框（3）顶部的夹持杆Ⅰ（1）固定于拉力试验机的上夹头（2），下加载框（13）底部的夹持杆Ⅱ（15）固定于拉力试验机的下夹头（14）；上加载框（3）的底部钢板（6）上开有孔Ⅰ（7），下加载框（13）的顶部钢板（11）上开有孔Ⅱ（12），使用拉力试验机调整上加载框（3）与下加载框（13）距离，螺栓（8）的螺杆依次穿过孔Ⅱ（12）、孔Ⅰ（7）后装上垫片（5）、扭上螺帽（4），使其处于松弛状态，此时螺栓（8）不受力；将电阻应变片Ⅰ（9）的端子焊接点Ⅱ（19）、电阻应变片Ⅲ（16）的端子焊接点Ⅵ（23）、电阻应变片Ⅳ（17）的端子焊接点Ⅶ（24）分别接电线在静态应变测试仪A、B、C接口处，使电阻应变片Ⅰ（9）、电阻应变片Ⅱ（10）、电阻应变片Ⅲ（16）、电阻应变片Ⅳ（17）与静态应变测试仪形成半桥；其中，上加载框（3）、下加载框（13）采用与钢板-橡胶叠层摩擦耗能器相同的钢板，两者结构相同且两者对称布置；
S3、单个螺栓试验：将拉力试验机荷载及静态应变测试仪清零后，使用带扭矩显示功能的扭矩扳手在螺帽（4）上分级施加扭矩，预紧扭矩值由小到大、分级进行扭矩施加，直至达到目标最大扭矩值；分别从拉力试验机及静态应变仪上读取各加载等级下的拉力值和应变值；对测试数据进行拟合，得出单个螺栓预紧扭矩-应变、预紧轴力-应变计算关系式；
S4、耗能装置组装：在钢板-橡胶叠层摩擦耗能器组装过程中，利用静态应变仪对各螺栓应变进行实时监测，根据已得出的预紧扭矩-应变、预紧轴力-应变计算关系式，计算得出各螺栓相应的实时预紧扭矩及预紧轴力。
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