CN203658155U - 一种低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具及其试验装置 - Google Patents

Abstract

一种低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具及其试验装置，夹持在受测钢筋的两端，包括传力杆、与传力杆连接的自锁连接件，自锁连接件内置有用于夹持受测钢筋的自锁夹头，自锁夹头通过防脱固定环与受测钢筋固定连接，防脱固定环位于自锁夹头的外侧、与受测钢筋穿出自锁夹头的端头螺纹连接。本实用新型利用传力杆、自锁连接件、自锁夹头和防脱固定环将受测钢筋夹持起来，实现了将受测钢筋完全置于低温箱的目的，保证了受测钢筋温度分布均匀，此外，本实用新型通过自锁夹头将受测钢筋的非螺纹部分夹持住，这就避免了由于受测钢的端头经过螺纹加工后导致直径变小、容易在试验中最先断裂的弊端，保证了试验的准确度。可广泛应用于低温环境下的钢筋拉伸试验。

Description

一种低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具及其试验装置

技术领域

 本实用新型涉及一种钢筋拉伸试验夹具及其试验装置。

背景技术

在温度为-20℃左右的寒冷地区、温度为-40℃左右的高寒地区以及温度低于-40℃的超低温特种工程中，钢筋仍是最为常用的建筑材料之一。由于温度的下降会对钢筋的力学性能造成影响，因此目前已有几种试验方法用于低温或超低温环境钢筋力学研究，主要采用三种方法：1、将受测钢筋置于低温环境中，待钢筋达到目标温度后快速取出，并在常温下进行力学试验；2、将受测钢筋用万能试验机夹具固定，钢筋中部置于低温环境，使其在试验过程中始终保持目标温度，但靠近万能试验机夹具的钢筋两端仍然处于常温，破坏更易发生在此温度分界处；3、将受测钢筋两端预先进行螺纹加工，用特制夹具螺纹连接，然后将整个钢筋试样放入低温箱中进行试验。

上述方法均存在不足之处：前两种方法在试验时部分或整个钢筋试样会处于常温，会使试件出现温度分布不均情况，破坏处也更可能出现在两端，导致所测试验数据存在偏差；而第三种方法尽管避免了前两种不足，但螺纹加工会减小试件横截面积，尤其对于在低温下伸长率小的钢筋，试验时所产生的集中应力将无法通过钢筋自身的变形加以缓解，因此容易在与特种夹具的螺纹连接处发生断裂，也会导致试验数据产生偏差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具及其试验装置，要解决钢筋拉伸试验中受测钢筋所处的温度环境均匀的技术问题；并解决钢筋拉伸试验中受测钢筋与夹具之间如果只通过螺纹连接则受测钢筋螺纹端头容易最先断裂的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具，夹持在受测钢筋的两端，包括传力杆、与传力杆连接的自锁连接件，所述自锁连接件内置有用于夹持受测钢筋的自锁夹头，所述自锁夹头通过防脱固定环与受测钢筋固定连接，所述防脱固定环位于自锁夹头的外侧、与受测钢筋穿出自锁夹头的端头螺纹连接。

所述自锁连接件为圆筒状结构，其内腔的上部是设有内螺纹的螺纹段，下部为倒锥形的自锁段，中部为平滑的过渡段。

所述自锁夹头是由两个对称的夹片组成，两个夹片拼合成倒锥形的夹头卡在自锁连接件的自锁段中，所述自锁夹头与自锁段的接触面为光滑面。

所述两个夹片之间通过定位销连接，夹片上有用于定位销插入的定位槽。

所述夹片的内侧面的中心位置、在竖直方向上开有一道夹持受测钢筋用的通槽。

所述通槽随着两个夹片拼合后的横截面是正六边形、且与受测钢筋的接触面为粗糙面。

所述防脱固定环上设有与受测钢筋连接用的内螺纹。

所述传力杆包括圆柱杆身和圆柱端头，两者中轴线重合、且圆柱端头的直径大于圆柱杆身的直径，所述圆柱端头上设有与自锁连接杆的螺纹段配合的外螺纹。

所述圆柱端头的竖直方向上开有用于温度传感器穿入的通孔，所述通孔的内部槽道倾斜于圆柱端头的中轴。

一种应用所述的超低温环境下钢筋拉伸试验夹具的试验装置，包括万能试验机和置于万能试验机的上下钳口之间的低温箱，所述低温箱的上下两面各有一个相互对应的、用于穿过连接在受测钢筋两端的钢筋拉伸试验夹具的孔洞，所述钢筋拉伸试验夹具的传力杆的一端穿出孔洞、并通过万能试验机上的钳口固定，另一端与自锁连接件连接，所述自锁连接件内置有自锁夹头，所述自锁夹头夹持在受测钢筋的两端、并通过防脱固定环将受测钢筋的端头固定，所述防脱固定环位于自锁夹头的外侧、与受测钢筋穿出自锁夹头的端头螺纹连接。

    与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：

本实用新型克服了传统钢筋拉伸试验中受测钢筋温度分布不均匀、螺纹端头容易最先断裂的缺点，解决了保证试验精度和效率的技术问题。

本实用新型利用传力杆、自锁连接件、自锁夹头和防脱固定环将受测钢筋夹持起来，实现了将受测钢筋完全置于低温箱的目的，保证了整个试验过程中受测钢筋温度分布均匀，可以实现常温到-196℃的试验环境，其中常温一般是15℃到25℃的温度范围，此外，本实用新型不是单纯只与受测钢筋螺纹连接，而是通过自锁夹头将受测钢筋的非螺纹部分夹持住，避免了螺纹加工导致受测钢筋的螺纹端头横截面积减小，尤其对于在低温或者超低温下伸长率小的钢筋、试验时所产生的集中应力将无法通过钢筋自身的变形加以缓解，容易在与夹具的螺纹连接处最先发生断裂的弊端，保证了试验的准确度。

本实用新型结构简单、强度大、可以承受2000KN的荷载：自锁连接件的螺纹段是为了与传力杆连接的更加牢固、可靠；自锁连接件上的过渡段是为了防止置入传力杆时与自锁夹头接触，使自锁夹头不能自由活动而预留出来的活动空间，避免影响自锁夹头对受测钢筋的夹持；自锁连接件的自锁段是与自锁夹头配合锥形，两者的圆弧形光滑接触面，易于使自锁夹头在钢筋的咬合力带动下、自如滑移；自锁夹头夹持在受测钢筋的非螺纹部分，正六边形的夹口有利于夹持不同尺寸的钢筋，这样，连接组件对受测钢筋的尺寸就没有特定要求，只需对受测钢筋进行滚压加工，即可对不同尺寸的钢筋进行力学测试，通槽与受测钢筋的粗糙接触面也保证了自锁夹头和受测钢筋之间的摩擦力、防止受测钢筋滑脱；自锁夹头的外侧还设置有一个防脱固定环，由防脱固定环与受测钢筋穿出自锁夹头的部分螺纹连接，这是由于在试验过程中，当施加荷载大于自锁夹头与受测钢筋之间的咬合力时，会出现滑脱现象，此时，防滑脱固定环会与受测钢筋同时移动，直至与自锁夹头接触，自锁夹头将受到来自防滑脱固定环所施加的推力、契合倒锥形的自锁段，间接施加给受测钢筋更大的咬合力，在自锁夹头的咬合力和防滑脱固定环拉力的共同作用下，能够保证钢筋在进行力学试验时不会出现滑脱现象，进而保证了试验的可靠性和准确性；自锁夹片之间通过定位销连接，保证了两片自锁夹片同时下降、对受测钢筋的咬合力对称、均匀；传力杆上的通孔是为了温度传感器穿入，随时观测试验过程中夹具的温度，通孔内部槽道的倾斜设计是为了保证所测温度数据的准确性，提高试验质量。

本实用新型可广泛应用于低温环境下的钢筋拉伸试验。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是本实用新型的试验装置的结构示意图。

图2是本实用新型的受测钢筋的结构示意图。

图3是本实用新型的自锁连接件的结构剖面示意图。

图4是本实用新型的自锁连接件的结构俯视示意图。

图5是本实用新型的自锁夹片的结构主视示意图。

图6是本实用新型的自锁夹头的结构侧视示意图。

图7是本实用新型的自锁夹头的结构俯视示意图。

图8是本实用新型的传力杆的结构剖面示意图。

图9是本实用新型的传力杆的结构俯视示意图。

图10是本实用新型的传力杆的结构仰视示意图。

图11是本实用新型的防脱固定环的结构剖面示意图。

图12是本实用新型的防脱固定环的结构俯视示意图。

附图标记：1-受测钢筋、2-自锁连接件、2.1-螺纹段、2.2-过渡段、2.3-自锁段、3-自锁夹头、3.1-夹片、3.11-通槽、3.12-定位槽、3.2-定位销、4-传力杆、4.1-圆柱杆身、4.2-圆柱端头、4.21-通孔、5-防脱固定环、6-低温箱、7-钳口、8-万能试验机。

具体实施方式

实施例参见图1至图12所示，这种低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具，夹持在受测钢筋1的两端，包括传力杆4、与传力杆4连接的自锁连接件2，所述自锁连接件2内置有用于夹持受测钢筋1的自锁夹头3，所述自锁夹头3通过防脱固定环5与受测钢筋1固定连接，所述防脱固定环5位于自锁夹头3的外侧、与受测钢筋1穿出自锁夹头3的端头螺纹连接。

参见图3、图4所示，所述自锁连接件2为圆筒状结构，其内腔的上部是设有内螺纹的螺纹段2.1，下部为倒锥形的自锁段2.3，中部为平滑的过渡段2.2。

参见图5、图6、图7所示，所述自锁夹头3是由两个对称的夹片3.1组成，两个夹片3.1拼合成倒锥形的夹头卡在自锁连接件2的自锁段2.3中，所述自锁夹头3与自锁段2.3的接触面为光滑面，所述两个夹片3.1之间通过定位销3.2连接，夹片3.1上有用于定位销3.2插入的定位槽3.12，所述夹片3.1的内侧面的中心位置、在竖直方向上开有一道夹持受测钢筋1用的通槽3.11，所述通槽3.11随着两个夹片3.1拼合而拼合成一个整体、拼合后的横截面是正六边形，通槽3.11与受测钢筋1的接触面为粗糙面。

参见图11、图12所示，所述防脱固定环5上设有与受测钢筋1连接用的内螺纹。

参见图8、图9、图10所示，所述传力杆4包括圆柱杆身4.1和圆柱端头4.2，两者中轴线重合、且圆柱端头4.2的直径大于圆柱杆身4.1的直径，所述圆柱端头4.2上设有与自锁连接杆2的螺纹段2.1配合的外螺纹，所述圆柱端头4.2的竖直方向上开有用于温度传感器穿入的通孔4.21，所述通孔4.21的内部槽道倾斜于圆柱端头的中轴。

参见图1所示，一种应用所述的低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具的试验装置，包括万能试验机8和置于万能试验机8的上下钳口之间的低温箱，所述低温箱的上下两面各有一个相互对应的、用于穿过连接在受测钢筋1两端的钢筋拉伸试验夹具的孔洞，所述钢筋拉伸试验夹具的传力杆4的一端穿出孔洞、并通过万能试验机8上的钳口7固定，另一端与自锁连接件2连接，所述自锁连接件2内置有自锁夹头3，所述自锁夹头3夹持在受测钢筋1的两端、并通过防脱固定环5将受测钢筋1的端头固定，所述防脱固定环位于自锁夹头的外侧、与受测钢筋穿出自锁夹头的端头螺纹连接。

一种应用所述的低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具及其试验装置的试验方法，具体步骤如下：

步骤一，参见图2所示，预先对受测钢筋1进行滚压加工，将钢筋两端加工出与防脱固定环5配合的螺纹：根据受测钢筋的强度和材质条件，受测钢筋两端所制螺纹必须保证在对受测钢筋进行超低温环境拉伸破坏试验时，防脱固定环5和受测钢筋之间不发生任何相对位移。

步骤二，将受测钢筋1穿过自锁连接件2、并通过自锁夹头3夹持，每端配合两片自锁夹片3.1，自锁夹片之间通过定位销3.2连为整体，保证两自锁夹片同升同降。

步骤三，受测钢筋1穿出自锁夹头3的螺纹部分通过防脱固定环5固定。

步骤四，将自锁夹片卡入同侧的自锁连接件2的自锁段2.3中，紧固。

步骤五，将传力杆4与自锁连接件连接。

步骤六，将与试验夹具连接后的受测钢筋放入低温箱6的内部。

步骤七，将试验夹具的传力杆穿出低温箱，通过万能试验机8的上下钳口7固定。

步骤八，盖上低温箱箱盖，启动低温箱，在常温到-190℃范围调节试验温度，实现低温及超低温的试验环境。

步骤九，待试验温度稳定后，启动万能试验机，进行钢筋拉伸试验，直至受测钢筋破坏，准确测试低温环境下的钢筋拉伸试验、钢筋低温抗拉径缩、钢筋低温抗拉伸长率等参数。

试验过程中，可以将温度传感器从传力杆上的通孔中穿入，随时观测试验过程中夹具的温度，提高试验质量。

Claims (10)

1.一种低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具，夹持在受测钢筋（1）的两端，其特征在于：包括传力杆（4）、与传力杆（4）连接的自锁连接件（2），所述自锁连接件（2）内置有用于夹持受测钢筋（1）的自锁夹头（3），所述自锁夹头（3）通过防脱固定环（5）与受测钢筋（1）固定连接，所述防脱固定环（5）位于自锁夹头（3）的外侧、与受测钢筋（1）穿出自锁夹头（3）的端头螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具，其特征在于：所述自锁连接件（2）为圆筒状结构，其内腔的上部是设有内螺纹的螺纹段（2.1），下部为倒锥形的自锁段（2.3），中部为平滑的过渡段（2.2）。

3.根据权利要求2所述的低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具，其特征在于：所述自锁夹头（3）是由两个对称的夹片（3.1）组成，两个夹片（3.1）拼合成倒锥形的夹头卡在自锁连接件（2）的自锁段（2.3）中，所述自锁夹头（3）与自锁段（2.3）的接触面为光滑面。

4.根据权利要求3所述的低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具，其特征在于：所述两个夹片（3.1）之间通过定位销（3.2）连接，夹片（3.1）上有用于定位销（3.2）插入的定位槽3.12。

5.根据权利要求4所述的低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具，其特征在于：所述夹片（3.1）的内侧面的中心位置、在竖直方向上开有一道夹持受测钢筋（1）用的通槽（3.11）。

6.根据权利要求5所述的低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具，其特征在于：所述通槽（3.11）随着两个夹片（3.1）拼合后的横截面是正六边形、且与受测钢筋1的接触面为粗糙面。

7.根据权利要求6所述的低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具，其特征在于：所述防脱固定环（5）上设有与受测钢筋（1）连接用的内螺纹。

8.根据权利要求7所述的低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具，其特征在于：所述传力杆（4）包括圆柱杆身（4.1）和圆柱端头（4.2），两者中轴线重合、且圆柱端头（4.2）的直径大于圆柱杆身（4.1）的直径，所述圆柱端头（4.2）上设有与自锁连接杆（2）的螺纹段（2.1）配合的外螺纹。

9.根据权利要求8所述的低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具，其特征在于：所述圆柱端头（4.2）的竖直方向上开有用于温度传感器穿入的通孔（4.21），所述通孔（4.21）的内部槽道倾斜于圆柱端头（4.2）的中轴。

10.一种应用权利要求1-9之一所述的低温及超低温环境下钢筋拉伸试验夹具的试验装置，包括万能试验机（8）和置于万能试验机（8）的上下钳口之间的低温箱（6），其特征在于：所述低温箱（6）的上下两面各有一个相互对应的、用于穿过连接在受测钢筋（1）两端的钢筋拉伸试验夹具的孔洞，所述钢筋拉伸试验夹具的传力杆（4）的一端穿出孔洞、并通过万能试验机（8）上的钳口（7）固定，另一端与自锁连接件（2）连接，所述自锁连接件（2）内置有自锁夹头（3），所述自锁夹头（3）夹持在受测钢筋（1）的两端、并通过防脱固定环（5）将受测钢筋（1）的端头固定，所述防脱固定环（5）位于自锁夹头（3）的外侧、与受测钢筋（1）穿出自锁夹头（3）的端头螺纹连接。

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