CN110823686A - 密闭索z型钢丝试验用夹片式锚具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具，包括若干块夹片和一个锚杯，所有夹片抱合后构成圆台形夹片组件，在圆台形夹片组件的内部形成有与Z型钢丝吻合的钢丝锚固孔；锚杯吻合地扣固在圆台形夹片组件上，在锚杯的底部与圆台形夹片组件的顶部之间设有间隔。本发明利用锚杯与夹片的锥度，在张拉作用下，夹片对Z型钢丝产生较大的摩擦阻力，产生咬合作用，从而达到锚固的作用。解决了密闭索钢丝力学性能试验的锚固问题，且该锚具构造简单、成本低、使用方便且可重复使用。可以推动密闭索力学性能的相关研究，试验结果可以为密闭索的设计提供基础，为密闭索的安全评估和寿命预测提供理论依据，推动密闭索在工程中的推广和应用。
Description
技术领域
本发明属于预应力拉索领域，具体涉及一种密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具。
背景技术
随着现代建筑结构和桥梁结构对大空间和大跨度的要求，一些带有预应力拉索的空间结构逐渐显现出其在跨越空间和结构效能方面的优势，并以其质量轻、造型美观、整体刚度大、结构性能好等优点而广泛应用于各类工程领域中，例如体育场馆、交通枢纽、桥梁公建等方面。预应力结构通常是通过在普通空间结构中引入高强度拉索并通过施加预应力改变传统结构的内力与变形分布、抵消荷载作用下的内力与变形，从而改善结构受力，提高结构的承载能力。对于预应力结构而言，拉索是最为关键和核心的构件。
密闭索又称密封钢丝绳或Z型索，作为一种力学性能突出和耐候性能良好的索材，被广泛应用于石油、吊装及桥梁领域。建筑方面，密闭索在国外建筑工程中应用较为广泛普遍。由于密闭索生产工艺复杂、技术要求高，我国建筑工程中应用较少，主要应用于桥梁工程，或者吊装、石油领域。随着建筑结构朝着大跨度、超高层方向发展，对拉索要求越来越高，我国也开始在建筑工程中使用密闭索，如郑州奥体中心、国家速滑馆及铜仁奥体中心等，具有广阔的应用前景。
目前，工程应用中大都只关注密闭索的整体宏观基本性能，如破断力、弹性模量、捻距等，破断力和弹性模量多数是根据试验或其他类型拉索进行估算，事实上，拉索的整体力学性能取决于其组成钢丝的机械性能以及钢丝之间的相互作用。但是由于密闭索特有的截面形式和钢丝类型，无法参考其他类型拉索，因此需要针对异型钢丝和密闭索进行系统的研究。但由于现有试验设备和夹具主要针对高强钢丝(圆形)或外表面相对较为平滑的拉索，无法针对异形钢丝开展抗拉、疲劳等一系列的试验，因此，需要研究一种用于密闭索Z型钢丝试验的锚具，用于开展异形钢丝的系列试验。
密闭索作为一种科技含量较高、性能优良的拉索被广泛应用于桥梁结构，并开始运用于建筑结构。但是目前工程中只关注密闭索的整体宏观力学特性，事实上，拉索的力学性能是由组成钢丝的力学性能和钢丝间的相互作用共同决定的，因此有必要对组成密闭索的钢丝进行系统的研究，其中包括开展拉伸、疲劳试验。但是由于Z型钢丝不同于圆形钢丝，截面形式复杂，因此需要针对Z型钢丝开发新的锚固工具。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具，用于密闭索Z型钢丝拉伸、疲劳试验，以获得Z型钢丝的力学性能和疲劳性能。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具，包括若干块夹片和一个锚杯，所有所述夹片抱合后构成圆台形夹片组件，在所述圆台形夹片组件的内部形成有与Z型钢丝吻合的钢丝锚固孔；所述锚杯吻合地扣固在所述圆台形夹片组件上，在所述锚杯的底部与所述圆台形夹片组件的顶部之间设有间隔。
在所述夹片的内侧上部设有楔形缺口，在所述楔形缺口上填补有橡胶垫。
在所述夹片的内侧中下部设有螺纹。
在所述圆台形夹片组件中，相邻两块夹片间设有缝隙。
相邻两块夹片间的缝隙为2-3mm。
所述锚杯外部为圆柱形。
在所述锚杯外部设有螺纹。
所述橡胶垫粘接在所述夹片上。
本发明具有的优点和积极效果是：利用锚杯与夹片的锥度，在张拉作用下，夹片对Z型钢丝产生较大的摩擦阻力，产生咬合作用，从而达到锚固的作用。本发明解决了密闭索钢丝力学性能试验的锚固问题，且该锚具构造简单、成本低、使用方便且可重复使用。本发明的提出可以推动密闭索力学性能的相关研究，试验结果可以为密闭索的设计提供基础，为密闭索的安全评估和寿命预测提供理论依据，推动密闭索在工程中的推广和应用。
附图说明
图1为本发明的三维结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为本发明的圆台形夹片组件的三维结构示意图；
图4为图1的纵剖面示意图；
图5为图1的俯视图。
图中：1、夹片；2、锚杯；3、橡胶垫；4、螺纹；5、钢丝锚固孔。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图5，一种密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具，包括若干块夹片1和一个锚杯2，所有所述夹片1抱合后构成圆台形夹片组件，在所述圆台形夹片组件的内部形成有与Z型钢丝吻合的钢丝锚固孔5；所述锚杯2吻合地扣固在所述圆台形夹片组件上，在所述锚杯2的底部与所述圆台形夹片组件的顶部之间设有间隔，即圆台形夹片组件的顶面要大于锚杯2内部锥孔的底面，一方面确保Z型钢丝可以充分夹紧，另一方面，方便拆装实现锚具的重复使用。上述锚具使用时，通过对圆台形夹片组件进行顶推，将圆台形夹片组件和Z型钢丝固定在锚杯中，通过对Z型钢丝施加拉力，圆台形夹片组件进一步塞入锚杯2。锚杯内部设置锥角，其角度应与夹片角度一致，确保夹片外侧与锚杯内侧吻合，拉伸过程中，夹片外表面与锚杯内表面充分接触。
在本实施例中，上述锚具还进行了以下改进：
在所述夹片1的内侧上部设有楔形缺口，在所述楔形缺口上填补有橡胶垫3，以防止加持端口产生应力集中，力学性能试验过程中夹持端先于Z型钢丝中部发生断裂，不能获得Z型钢丝的真实力学性能。橡胶垫3和夹片1之间可以采用钢化胶进行粘贴。
在所述夹片1的内侧中下部设有螺纹4，以增强夹片1和Z型钢丝之间的摩擦力，防止试验过程中发生滑移。
在所述圆台形夹片组件中，相邻两块夹片1间设有缝隙，以2-3mm为宜。一方面防止锚固钢丝时由于夹片相互限制而造成无法进一步夹紧，另一方面，设置合理缝隙可以确保对较小规格的Z型钢丝也同样适用，提高锚具的通用性。
所述锚杯2外部为圆柱形，便于试验机对锚具的夹持，可根据试验需求和试验机夹具规格，可在锚具锚杯外表面设置螺纹，通过螺纹与试验机连接。
在本实施例中，上述夹片1的数量以2-6块为宜，推荐采用3块。
本发明的工作原理如下：
Z型钢丝被锚固在钢丝锚固孔5中，圆台形夹片组件塞装在锚杯2中，通过对圆台形夹片组件施加顶推力，使圆台形夹片组件固定在锚杯中，预加载阶段通过对Z型钢丝施加拉力，圆台形夹片组件和钢丝会向锚杯2前端移动，移动到一定深度，由于锚杯2内部的锥角，限制夹片继续移动，由于锚杯锥角的存在，会对夹片产生压力，同时夹片会对Z型钢丝产生挤压力，增大Z型钢丝与夹片之间的摩擦力，从而实现锚具对Z型钢丝的锚固作用。
本发明主要用于密闭索Z型钢丝的夹持。本发明根据Z型钢丝的形状在夹片锚中心构成钢丝锚固孔，拉伸作用下，夹片向锚杯内部移动，由于锚杯内部存在锥角，阻止夹片向内移动并对夹片产生压力，夹片将力传递至Z型钢丝，增大钢丝和夹片之间的挤压力和摩擦力，形成咬合，实现Z型钢丝的锚固。
采用本发明应当注意以下几个方面：
第一：钢丝锚固孔，应充分考虑现有Z型钢丝的规格，实现锚具的通用；第二：由于橡胶垫在较高的压力下会发生长久变形，橡胶垫为消耗型材料，应在试验中经常更换，有条件时，尽量每个试验配置一个橡胶垫。
本发明通过夹片与Z型钢丝之间的挤压力及摩擦力实现Z型钢丝的锚固。通过在夹片上部设置楔形缺口及橡胶垫，减小加持端的应力集中现象；通过在夹片之间设置缝隙，实现对不同规格Z型钢丝的锚固；通过在锚杯2的底部与圆台形夹片组件的顶部之间设有间隔，使锚具方便拆装，实现可重复利用。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具，其特征在于，包括若干块夹片和一个锚杯，所有所述夹片抱合后构成圆台形夹片组件，在所述圆台形夹片组件的内部形成有与Z型钢丝吻合的钢丝锚固孔；
所述锚杯吻合地扣固在所述圆台形夹片组件上，在所述锚杯的底部与所述圆台形夹片组件的顶部之间设有间隔。
2.根据权利要求1所述的密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具，其特征在于，在所述夹片的内侧上部设有楔形缺口，在所述楔形缺口上填补有橡胶垫。
3.根据权利要求1或2所述的密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具，其特征在于，在所述夹片的内侧中下部设有螺纹。
4.根据权利要求1所述的密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具，其特征在于，在所述圆台形夹片组件中，相邻两块夹片间设有缝隙。
5.根据权利要求4所述的密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具，其特征在于，相邻两块夹片间的缝隙为2-3mm。
6.根据权利要求2所述的密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具，其特征在于，所述锚杯外部为圆柱形。
7.根据权利要求2所述的密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具，其特征在于，在所述锚杯外部设有螺纹。
8.根据权利要求2所述的密闭索Z型钢丝试验用夹片式锚具，其特征在于，所述橡胶垫粘接在所述夹片上。
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