CN109580201B

CN109580201B - 一种可变角度斜拉螺栓的试验装置及其试验方法

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Publication number: CN109580201B
Application number: CN201811560560.7A
Authority: CN
Inventors: 沈乐; 聂诗东; 杨波; 吴迪; 唐敏杰
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-09-29
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: CN109580201A

Abstract

发明提供一种可变角度斜拉螺栓的试验装置及其试验方法。该试验装置包括螺栓夹块、连接件和连接板。所述螺栓夹块可轴对称地拆分为两个夹具组件。所述两个夹具组件的拼合面竖直。工作时，试验螺栓的螺杆穿过台阶孔后旋入螺母。所述连接件包括连接框和两块拉伸板。试验时，装配体A容置在连接框内腔中，竖向滑轨与竖向滑槽相互嵌合。卡片嵌入卡片槽内。该装置的试验方法包括组装装配体A、将装配体A安装在连接框内腔中、连接拉伸试验机与连接板和施加试验拉力等步骤。该装置可减小试验工作量、提高试验效率，获得精准的螺栓受载后的应力变化数据。为螺栓生产提供基础数据，有效地改善其受力状态、提升安装的可靠程度。

Description

一种可变角度斜拉螺栓的试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及零件性能检测领域，特别涉及一种螺栓试验装置。

背景技术

螺栓良好的受力性能可确保连接件和主要承重构件连接可靠，质量必须得到保障。

对螺栓受拉性能进行试验研究是工程技术人员面临的一个重要难题。现有拉伸螺栓试验装置功能单一，操作复杂。不能有效地对螺栓斜拉性能进行检测，这对提高装配质量来说是十分不利的。研发一种螺栓斜拉试验装置对减小螺栓试验工作量、提高试验效率、获得精准的螺栓斜拉应力变化过程具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变角度斜拉螺栓的试验装置，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种可变角度斜拉螺栓的试验装置，包括螺栓夹块、连接件和连接板。

所述螺栓夹块整体为一个长方体。所述螺栓夹块上设置有贯穿夹块主体的台阶孔。所述台阶孔依次包括圆柱状的一级台阶、二级台阶和三级台阶。所述一级台阶的回转直径为D₁，二级台阶的回转直径为D₂，三级台阶的回转直径为D₃。其中，D₁＝D₃且D₂﹥D₁。所述螺栓夹块与台阶孔开口侧相邻的两个侧面上设置有竖向滑槽。所述螺栓夹块的上下表面上均设置有若干个卡槽。所述螺栓夹块可轴对称地拆分为两个夹具组件。所述两个夹具组件的拼合面竖直。

工作时，试验螺栓的螺杆穿过台阶孔后旋入螺母。所述螺杆的直径为D₆。试验螺栓的螺杆上套设有两个可更换套筒。所述可更换套筒为圆管结构。所述可更换套筒的内径为D₄，外径为D₅。其中，D₁＝D₄＝D₆。所述可更换套筒容置在二级台阶中。两个夹具组件的拼合后，在卡槽中嵌入扣件，试验螺栓、螺栓夹块和可更换套筒形成装配体A。

所述连接件包括连接框和两块拉伸板。所述连接框整体为一个矩形框体。这个矩形框体相对的两侧内壁上均设置有与竖向滑槽配合的竖向滑轨。所述连接框的上表面设置有卡片槽。所述连接框的下表面设置有加劲板。所述卡片槽和加劲板均设置在竖向滑轨对应位置处。所述连接件可轴对称地拆分为两个连接组件。所述两个连接组件的拼合面竖直。所述两块拉伸板分别布置在两个连接组件的外壁上。所述拉伸板上设置有一组定位孔Ⅰ。

所述连接板一端板面上设置有定位孔Ⅱ，另一端板面上设置有拉力施加孔。

试验时，装配体A容置在连接框内腔中，竖向滑轨与竖向滑槽相互嵌合。卡片嵌入卡片槽内。拉伸板的两侧板面上叠合两块连接板，并通过连接螺栓连接。连接螺栓穿过定位孔Ⅱ和对应定位孔Ⅰ后旋入螺母。连接板通过拉力施加孔与施力装置的上下钳口连接。施力装置对试验螺栓施加试验拉力。

进一步，所述竖向滑槽是条形凹槽。所述竖向滑轨是凸出的长条形凸轨。

进一步，所述施力装置为拉伸试验机或千斤顶。

本发明还公开一种关于上述试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1)将试验螺栓、螺栓夹块和可更换套筒组装成装配体A。

2)将装配体A安装在连接框内腔中。根据螺栓斜拉夹角，固定连接连接件和连接板。

3)连接施力装置与连接板。

4)根据试验要求设置载荷，施力装置对试验螺栓施加试验拉力。试验过程中，采用测量系统进行螺栓应力测量，形成应力变化曲线。

进一步，步骤2)之后还具有根据试验需要为试验螺栓施加指定的预紧力的相关步骤。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：

A.可减小试验工作量、提高试验效率，获得精准的螺栓受载后的应力变化数据；

B.为螺栓生产提供基础数据，有效地改善其受力状态、提升安装的可靠程度；

C.试验装置结构简单，试验方法简单实用，降低了试验成本。

附图说明

图1为装置结构示意图；

图2为装配体A爆炸图；

图3为装配体A剖视图；

图4为装配体A结构示意图；

图5为连接件结构示意图；

图6为装置工作示意图。

图中：装配体A、试验螺栓1、螺杆101、螺栓夹块2、台阶孔201、竖向滑槽202、卡槽203、连接件4、连接框401、竖向滑轨4011、卡片槽4012、加劲板4013、拉伸板402、定位孔Ⅰ4021、卡片5、连接板6、定位孔Ⅱ601、拉力施加孔602。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1，本实施例公开一种可变角度斜拉螺栓的试验装置，包括螺栓夹块2、连接件4和连接板6。

参见图2、3和4，所述螺栓夹块2整体为一个长方体。这个长方体包括上下底面和四个侧面。所述螺栓夹块2长方体的四个侧面依次标记为第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面。所述螺栓夹块2上设置有贯穿螺栓夹块2的第一侧面和第三侧面的台阶孔201。所述台阶孔201依次包括圆柱状的一级台阶、二级台阶和三级台阶。所述一级台阶的回转直径为D₁，二级台阶的回转直径为D₂，三级台阶的回转直径为D₃。其中，D₁＝D₃且D₂﹥D₁。所述螺栓夹块2的第二侧面和第四侧面上设置有竖向滑槽202。所述竖向滑槽202是条形凹槽。所述竖向滑槽202由设置在第二侧面和第四侧面上的长条形凸缘围合而成。所述螺栓夹块2的上下表面上均设置有两个卡槽203。所述螺栓夹块2可轴对称地拆分为两个夹具组件。所述两个夹具组件的拼合面竖直。

工作时，试验螺栓1的螺杆101穿过台阶孔201后旋入螺母。两个夹具组件通过试验螺栓1固定连接。所述螺杆101的直径为D₆。所述台阶孔201的轴心线与螺杆101的轴心线重合。试验螺栓1的螺杆101上套设有两个可更换套筒3。所述可更换套筒3为圆管结构。所述可更换套筒3的内径为D₄，外径为D₅。其中，D₁＝D₄＝D₆。所述可更换套筒3容置在二级台阶中。两个夹具组件的拼合后，在卡槽203中嵌入扣件，试验螺栓1、螺栓夹块2和可更换套筒3形成装配体A。

参见图5，所述连接件4包括连接框401和两块拉伸板402。所述连接框401整体为一个上下端敞口且内中空的矩形框体。这个矩形框体相对的两侧内壁上均设置有与竖向滑槽202配合的竖向滑轨4011。所述竖向滑轨4011是凸出的长条形凸轨。所述连接框401的上表面设置有卡片槽4012。所述连接框401的下表面设置有加劲板4013，增加连接框401的结构强度，减少受力变形，提高试验结果精度。所述卡片槽4012和加劲板4013均设置在竖向滑轨4011对应位置处。所述连接件4可轴对称地拆分为两个连接组件。所述两个连接组件的拼合面竖直。所述两块拉伸板402分别布置在两个连接组件的外壁上。所述拉伸板402上设置有一组定位孔Ⅰ4021。

所述连接板6一端板面上设置有定位孔Ⅱ601，另一端板面上设置有拉力施加孔602。

参见图6，试验时，装配体A容置在连接框401内腔中，竖向滑轨4011与竖向滑槽202相互嵌合不脱离。卡片5嵌入卡片槽4012内。拉伸板402的两侧板面上叠合两块连接板6，并通过连接螺栓连接。连接螺栓穿过定位孔Ⅱ601和对应定位孔Ⅰ4021后旋入螺母。连接板6通过拉力施加孔602与施力装置的上下钳口连接。施力装置对试验螺栓1施加试验拉力。在实际生产中，所述施力装置可选用拉伸试验机或千斤顶。拉力与试验螺栓1杆轴方向的夹角即为螺栓斜拉夹角。通过调整连接板6与不同位置的定位孔Ⅰ4021固定连接，即可实现螺栓在不同角度下的斜拉试验。配备多种规格螺栓夹块2和可更换套筒3可满足不同直径或长度建筑结构用螺栓的试验。

实施例2：

本实施例公开一种关于实施例1所述试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1)将试验螺栓1、螺栓夹块2和可更换套筒3组装成装配体A。

2)将装配体A安装在连接框401内腔中。根据螺栓斜拉夹角，固定连接连接件4和连接板6。在实际试验中，可根据试验需要为试验螺栓1施加指定的预紧力。

3)连接施力装置与连接板6。

4)根据试验要求设置载荷，施力装置对试验螺栓1施加试验拉力。通过连接板6连接施力装置和连接件4。施力装置拉伸连接板6并将作用力传递至连接框401。试验螺栓1受拉伸力作用发生变形，并通过施力装置的力传感器监测螺栓1的内力变化过程。试验过程中，采用测量系统进行螺栓变形和内力的测量，形成变形-内力变化曲线。

本实施例能够直接对斜安装的螺栓承载能力进行测试，避免意外事故的发生。本实施例能实现建筑结构用螺栓(加预紧力或不加预紧力均可)在不同角度下的斜拉试验，并且通过设置可更换套筒3使螺栓夹块2可反复使用。

Claims

1.一种可变角度斜拉螺栓的试验装置，其特征在于：包括螺栓夹块（2）、连接件（4）和连接板（6）；

所述螺栓夹块（2）整体为一个长方体；所述螺栓夹块（2）上设置有贯穿夹块主体的台阶孔（201）；所述台阶孔（201）依次包括圆柱状的一级台阶、二级台阶和三级台阶；所述一级台阶的回转直径为D₁，二级台阶的回转直径为D₂，三级台阶的回转直径为D₃；其中，D₁=D₃且D₂﹥D₁；所述螺栓夹块（2）与台阶孔（201）开口侧相邻的两个侧面上设置有竖向滑槽（202）；所述螺栓夹块（2）的上下表面上均设置有若干个卡槽（203）；所述螺栓夹块（2）可轴对称地拆分为两个夹具组件；所述两个夹具组件的拼合面竖直；

工作时，试验螺栓（1）的螺杆（101）穿过台阶孔（201）后旋入螺母；所述螺杆（101）的直径为D₆；试验螺栓（1）的螺杆（101）上套设有两个可更换套筒（3）；所述可更换套筒（3）为圆管结构；所述可更换套筒（3）的内径为D₄，外径为D₅；其中，D₁= D₄ =D₆；所述可更换套筒（3）容置在二级台阶中；两个夹具组件拼合后，在卡槽（203）中嵌入扣件，试验螺栓（1）、螺栓夹块（2）和可更换套筒（3）形成装配体A；

所述连接件（4）包括连接框（401）和两块拉伸板（402）；所述连接框（401）整体为一个矩形框体；这个矩形框体相对的两侧内壁上均设置有与竖向滑槽（202）配合的竖向滑轨（4011）；所述连接框（401）的上表面设置有卡片槽（4012）；所述连接框（401）的下表面设置有加劲板（4013）；所述卡片槽（4012）和加劲板（4013）均设置在竖向滑轨（4011）对应位置处；所述连接件（4）可轴对称地拆分为两个连接组件；所述两个连接组件的拼合面竖直；所述两块拉伸板（402）分别布置在两个连接组件的外壁上；所述拉伸板（402）上设置有一组定位孔Ⅰ（4021）；

所述连接板（6）一端板面上设置有定位孔Ⅱ（601），另一端板面上设置有拉力施加孔（602）；

试验时，装配体A容置在连接框（401）内腔中，竖向滑轨（4011）与竖向滑槽（202）相互嵌合；卡片（5）嵌入卡片槽（4012）内；拉伸板（402）的两侧板面上叠合两块连接板（6），并通过连接螺栓连接；连接螺栓穿过定位孔Ⅱ（601）和对应定位孔Ⅰ（4021）后旋入螺母；连接板（6）通过拉力施加孔（602）与施力装置的上下钳口连接；施力装置对试验螺栓（1）施加试验拉力。

2.根据权利要求1所述的一种可变角度斜拉螺栓的试验装置，其特征在于：所述竖向滑槽（202）是条形凹槽；所述竖向滑轨（4011）是凸出的长条形凸轨。

3.根据权利要求1所述的一种可变角度斜拉螺栓的试验装置，其特征在于：所述施力装置为拉伸试验机或千斤顶。

4.一种关于权利要求1所述试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将试验螺栓（1）、螺栓夹块（2）和可更换套筒（3）组装成装配体A；

2)将装配体A安装在连接框（401）内腔中；根据螺栓斜拉夹角，固定连接连接件（4）和连接板（6）；

3)连接施力装置与连接板（6）；

4)根据试验要求设置载荷，施力装置对试验螺栓（1）施加试验拉力；试验过程中，采用测量系统进行螺栓应力测量，形成应力变化曲线。