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金属拉力机在钢绞线行业的应用先容

返回列表来源:天氏库力 发布日期 2018-12-13 浏览:

20年来,我国预应力混凝土技术发展迅速,预应力钢筋材料从早期的冷拉钢筋,冷拔钢丝,发展到目前大量使用的高强度低松弛预应力钢绞线,预应力锚固体系也相继开发了XM, TM, QVM, VLM等大吨位群锚体系,张拉设备配套逐步完善,预应力新工艺层出不穷,大大促进了我国预应力混凝土设计与施工技术的发展.。钢绞线广泛应用于建筑、交通、能源、石化、环保等各个领域,越来越和人们的日常生活密切相连。
 
随着国内钢绞线产能的增大,我国已经成为钢绞线生产大国,2006年,我国钢绞线粗钢产量达到530万吨,首次超过日本跃居世界第一。另外,早在2001年,我国就已成为超过美国的世界第一钢绞线消费大国。为了确保预应力工程材料的质量,自1985年起,我国陆续颁布了有关规范标准,如早期的GB/T5224-85 , GB/T5224-1995《预应力混凝土钢绞线》等,对预应力行业起到了积极的促进作用,针对实行和使用中出现的问题,这些规范标准也在不断的修订和完善中。目前,针对钢绞线材料的实验标准主要参照GB/T5224-2003《预应力混凝土钢绞线》。随着材料加工工艺的发展、检测标准的不断提高,预应力钢绞线试验机的加载系统;夹持系统、控制系统、测力系统需要在新标准不断推广的基础上不断改进。电脑式金属拉力机就是针对国家标准的变化以及对试验机的技术要求而设计研发的。
 
2.电脑式金属拉力试验机概况
用配制好的钢丝在机器上按规定一次多根捻制成绞线称钢绞线。
 
钢纹线根据配制的钢丝不同及用途不同可分为:镀锌钢绞线,预应力棍凝土用钢绞线,铝包钢绞线。
 
应力混凝土用钢绞线:预应力钢绞线是由圆形断面钢丝捻成的做预应力混凝土结构、岩土锚固等用途的钢绞线。根据预应力钢绞线的捻制结构分为12,13,17三种,如图1所示。
 
图1:预应力钢绞线的捻制结构
图1:预应力钢绞线的捻制结构
 
3.整机构成
电脑式金属拉力试验机的整机构成如图2所示。
 
图2:钢绞线拉力试验机结构图
图2:钢绞线拉力试验机结构图
 
主机:对试样进行加荷的工作装置;
 
控制柜:开动、停止对加荷速率进行调节的操作装置;
 
液压源:对液压系统提供高压油,通过主机对钢绞线进行加荷的动力装置;
 
电脑系统:对试验数据进行采集、放大、显示、处理和打印的装置。
 
4.主要技术参数及性能特点
(1)主要技术参数
 
最大试验力:1000kN;
 
最大拉伸空间:1000mm;
 
钢绞线钳口:Φ8~Φ15mm;Φ15~Φ22mm;
 
活塞上升最大速度:约70mm/min;
 
活塞行程:最大250mm;
 
丝杠间隔(净空间):650mm;
 
工作台有效尺寸:约850mm×710mm;
 
主机外型尺寸:900mm×940mm×2850mm.
 
(2)性能特点
 
a.特有的夹持方式,试样的断裂位置都在标距以内;
 
b.上下钳口座为半开式钳口,钳口长度长,能满足Φ20mm粗直径钢绞线拉伸力学性能试验要求;
 
c.油压传感器测力;
 
d.采用引伸计测量试样标距内变形,满足了新国标中对钢绞线非比例延伸力的测量要求;
 
e.光电编码器测量位移;
 
f.液压夹持试样;
 
g.采用电脑系统,对试验数据进行采集、放大、显示、处理和打印。
 
天氏库力金属拉力机(液压式)
天氏库力金属拉力机(液压式)
 
5.钢绞线拉伸试验机的研制
钢绞线试验机钳口座刚度不足及试验机的夹具缺陷对钢绞线最大力Fm的测定有着重要的影响,而Fm的数值又直接影响到锚具效率系数的计算。某些检测单位使用全开式形式的钳口座,钳口座全开,刚度小,变形大,导致夹持钳口外张,试样打滑;夹具的夹持长度从80mm到180mm不等,夹具的牙纹有点状、细牙等,这些夹具不同程度地对钢绞线有着“缺口效应”,导致钢绞线提前破坏,断口总是发生在夹持部位,多数情况是只有一根钢丝被拉断,造成端头单丝断裂。新标准GB/T5224-2003规定:“如试样在夹头内和距钳口2倍钢绞线公称直径内断裂达不到本标准性能要求时,试验无效。”
 
为了解决国内钢绞线拉力机拉伸时普遍存在的这些问题,经过仔细的研讨,发现存在钢绞线在夹具内受剪力破坏的现象。钢绞线所承受的拉力是试验机通过钳口与钢绞线外层钢丝之间摩擦力传递过来的。磨擦力越大,接触面积之和越大的钢丝所承受的拉荷载就越大,反之就越小。由于各股钢丝所受磨擦力不同,相对于钳口会产生不等量的滑移。而钢绞线的理论伸长率很小,只相当于普通碳素结构钢的1/7左右,因此,滑移量的差异对各股外层钢丝的实际伸长率的影响就显得更为突出了。实际伸长率大的钢丝自然要先于实际伸长率小的钢丝被拉断。可见由于钢绞线各股外层钢丝与V型钳口的接触面情况不同其承受的拉力也不同,达到极限荷载的时刻也不同,这样所测得的钢绞线的极限荷载必然要不同程度的低于其实际极限荷载。
 
经分析主要原因是钳口座刚度不足以及在试验中使用的夹具长度尺寸较短,对钢绞线的夹持而积较小,夹持齿牙对钢绞线产生剪应力造成的。因此,提高钳口座刚度、使钢绞线不受损伤的钳口夹持形式是设计的重点所在,改良钳口座刚度及夹具,对试样夹持部位进行一定的“保护措施”,提高夹具对钢绞线夹持的均匀性和可靠性是提高检测结果准确度的关键。
 
天氏库力研发的电脑式金属拉力试验机完美地解决了以上存在的问题:
(1)采用了半开式钳口座,三面封闭,刚度大大提高。
 
(2)对钳口夹持长度进行了改进,由国内普遍的80mm~180mm加长到225mm,国标GB/T5224-2003中第7.2.2条中规定预应力钢绞线的捻距为钢绞线公称直径的12~16倍,完全满足国标的要求。
 
(3)对钳口的夹持齿牙形状进行了改进,钢纹线试样与钳口接触面积比普通圆试样少,受力相对集中,因此要求钳口有足够的强度。夹持钳口齿形设计为锯齿形,增大齿距,即增大了单齿齿厚,同时又将齿部的倾斜度增加,提高了强度。
 
(4)为了解决断口总是在夹持部分和滑移,专门设计了长250×30×1.2的软金属铝片,并在铝片的一侧粘有金刚砂(见图3),在试验时,必须在夹具与试样之间垫以粘有金钢砂的软金属片,以防止夹具牙纹对钢绞线的损伤,同时最大程度地握裹住试样,阻止试样打滑。
 
图3:粘有金刚砂的软金属铝片
图3:粘有金刚砂的软金属铝片
 
试验结果证明,该机所拉的钢绞线试样的断口(见图4)位置都在规定的标距以内,而且合格率为100%。
 
图4:拉断后的钢绞线试样
图4:拉断后的钢绞线试样
 
该拉力试验机解决了通常钢绞线断裂在夹持钳口内部分和试样滑移的问题,避免了钢绞线直接夹持产生的破坏,从而解决了钢绞线断口不在标距内的问题。经检验,整机各项技术指标均满足国家相关标准的要求。

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【本文标签】:金属拉力机,钢绞线拉力试验机

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