20年來，我國預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)發(fā)展迅速，預(yù)應(yīng)力鋼筋材料從早期的冷拉鋼筋，冷拔鋼絲，發(fā)展到目前大量使用的高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，預(yù)應(yīng)力錨固體系也相繼開發(fā)了XM, TM, QVM, VLM等大噸位群錨體系，張拉設(shè)備配套逐步完善，預(yù)應(yīng)力新工藝層出不窮，大大促進了我國預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計與施工技術(shù)的發(fā)展.。鋼絞線廣泛應(yīng)用于建筑、交通、能源、石化、環(huán)保等各個領(lǐng)域，越來越和人們的日常生活密切相連。
隨著國內(nèi)鋼絞線產(chǎn)能的增大，我國已經(jīng)成為鋼絞線生產(chǎn)大國，2006年，我國鋼絞線粗鋼產(chǎn)量達到530萬噸，首次超過日本躍居世界第一。另外，早在2001年，我國就已成為超過美國的世界第一鋼絞線消費大國。為了確保預(yù)應(yīng)力工程材料的質(zhì)量，自1985年起，我國陸續(xù)頒布了有關(guān)規(guī)范標準，如早期的GB/T5224-85 , GB/T5224-1995《預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線》等，對預(yù)應(yīng)力行業(yè)起到了積極的促進作用，針對執(zhí)行和使用中出現(xiàn)的問題，這些規(guī)范標準也在不斷的修訂和完善中。目前，針對鋼絞線材料的實驗標準主要參照GB/T5224-2003《預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線》。隨著材料加工工藝的發(fā)展、檢測標準的不斷提高，預(yù)應(yīng)力鋼絞線試驗機的加載系統(tǒng);夾持系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測力系統(tǒng)需要在新標準不斷推廣的基礎(chǔ)上不斷改進。電腦式金屬拉力機就是針對國家標準的變化以及對試驗機的技術(shù)要求而設(shè)計研發(fā)的。
2.電腦式金屬拉力試驗機簡介
用配制好的鋼絲在機器上按規(guī)定一次多根捻制成絞線稱鋼絞線。
鋼紋線根據(jù)配制的鋼絲不同及用途不同可分為:鍍鋅鋼絞線，預(yù)應(yīng)力棍凝土用鋼絞線，鋁包鋼絞線。
應(yīng)力混凝土用鋼絞線:預(yù)應(yīng)力鋼絞線是由圓形斷面鋼絲捻成的做預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、巖土錨固等用途的鋼絞線。根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的捻制結(jié)構(gòu)分為12,13,17三種，如圖1所示。
圖1：預(yù)應(yīng)力鋼絞線的捻制結(jié)構(gòu)
3.整機構(gòu)成
電腦式金屬拉力試驗機的整機構(gòu)成如圖2所示。
圖2：鋼絞線拉力試驗機結(jié)構(gòu)圖
主機:對試樣進行加荷的工作裝置;
控制柜:開動、停止對加荷速率進行調(diào)節(jié)的操作裝置;
液壓源:對液壓系統(tǒng)提供高壓油，通過主機對鋼絞線進行加荷的動力裝置;
電腦系統(tǒng):對試驗數(shù)據(jù)進行采集、放大、顯示、處理和打印的裝置。
4.主要技術(shù)參數(shù)及性能特點
(1)主要技術(shù)參數(shù)
最大試驗力:1000kN;
最大拉伸空間:1000mm;
鋼絞線鉗口:Φ8～Φ15mm;Φ15～Φ22mm;
活塞上升最大速度:約70mm/min;
活塞行程:最大250mm;
絲杠間隔(凈空間):650mm;
工作臺有效尺寸:約850mm×710mm;
主機外型尺寸:900mm×940mm×2850mm.
(2)性能特點
a.特有的夾持方式，試樣的斷裂位置都在標距以內(nèi);
b.上下鉗口座為半開式鉗口，鉗口長度長，能滿足Φ20mm粗直徑鋼絞線拉伸力學性能試驗要求;
c.油壓傳感器測力;
d.采用引伸計測量試樣標距內(nèi)變形，滿足了新國標中對鋼絞線非比例延伸力的測量要求;
e.光電編碼器測量位移;
f.液壓夾持試樣;
g.采用電腦系統(tǒng)，對試驗數(shù)據(jù)進行采集、放大、顯示、處理和打印。
天氏庫力金屬拉力機（液壓式）
5.鋼絞線拉伸試驗機的研制
鋼絞線試驗機鉗口座剛度不足及試驗機的夾具缺陷對鋼絞線最大力Fm的測定有著重要的影響，而Fm的數(shù)值又直接影響到錨具效率系數(shù)的計算。某些檢測單位使用全開式形式的鉗口座，鉗口座全開，剛度小，變形大，導致夾持鉗口外張，試樣打滑;夾具的夾持長度從80mm到180mm不等，夾具的牙紋有點狀、細牙等，這些夾具不同程度地對鋼絞線有著“缺口效應(yīng)”，導致鋼絞線提前破壞，斷口總是發(fā)生在夾持部位，多數(shù)情況是只有一根鋼絲被拉斷，造成端頭單絲斷裂。新標準GB/T5224-2003規(guī)定:“如試樣在夾頭內(nèi)和距鉗口2倍鋼絞線公稱直徑內(nèi)斷裂達不到本標準性能要求時，試驗無效。”
為了解決國內(nèi)鋼絞線拉力機拉伸時普遍存在的這些問題，經(jīng)過仔細的研討，發(fā)現(xiàn)存在鋼絞線在夾具內(nèi)受剪力破壞的現(xiàn)象。鋼絞線所承受的拉力是試驗機通過鉗口與鋼絞線外層鋼絲之間摩擦力傳遞過來的。磨擦力越大，接觸面積之和越大的鋼絲所承受的拉荷載就越大，反之就越小。由于各股鋼絲所受磨擦力不同，相對于鉗口會產(chǎn)生不等量的滑移。而鋼絞線的理論伸長率很小，只相當于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的1/7左右，因此，滑移量的差異對各股外層鋼絲的實際伸長率的影響就顯得更為突出了。實際伸長率大的鋼絲自然要先于實際伸長率小的鋼絲被拉斷?？梢娪捎阡摻g線各股外層鋼絲與V型鉗口的接觸面情況不同其承受的拉力也不同，達到極限荷載的時刻也不同，這樣所測得的鋼絞線的極限荷載必然要不同程度的低于其實際極限荷載。
經(jīng)分析主要原因是鉗口座剛度不足以及在試驗中使用的夾具長度尺寸較短，對鋼絞線的夾持而積較小，夾持齒牙對鋼絞線產(chǎn)生剪應(yīng)力造成的。因此，提高鉗口座剛度、使鋼絞線不受損傷的鉗口夾持形式是設(shè)計的重點所在，改良鉗口座剛度及夾具，對試樣夾持部位進行一定的“保護措施”，提高夾具對鋼絞線夾持的均勻性和可靠性是提高檢測結(jié)果準確度的關(guān)鍵。
天氏庫力研發(fā)的電腦式金屬拉力試驗機完美地解決了以上存在的問題:
(1)采用了半開式鉗口座，三面封閉，剛度大大提高。
(2)對鉗口夾持長度進行了改進，由國內(nèi)普遍的80mm~180mm加長到225mm，國標GB/T5224-2003中第7.2.2條中規(guī)定預(yù)應(yīng)力鋼絞線的捻距為鋼絞線公稱直徑的12~16倍，完全滿足國標的要求。
(3)對鉗口的夾持齒牙形狀進行了改進，鋼紋線試樣與鉗口接觸面積比普通圓試樣少，受力相對集中，因此要求鉗口有足夠的強度。夾持鉗口齒形設(shè)計為鋸齒形，增大齒距，即增大了單齒齒厚，同時又將齒部的傾斜度增加，提高了強度。
(4)為了解決斷口總是在夾持部分和滑移，專門設(shè)計了長250×30×1.2的軟金屬鋁片，并在鋁片的一側(cè)粘有金剛砂(見圖3)，在試驗時，必須在夾具與試樣之間墊以粘有金鋼砂的軟金屬片，以防止夾具牙紋對鋼絞線的損傷，同時最大程度地握裹住試樣，阻止試樣打滑。
圖3：粘有金剛砂的軟金屬鋁片
試驗結(jié)果證明，該機所拉的鋼絞線試樣的斷口(見圖4)位置都在規(guī)定的標距以內(nèi)，而且合格率為100%。
圖4：拉斷后的鋼絞線試樣
該拉力試驗機解決了通常鋼絞線斷裂在夾持鉗口內(nèi)部分和試樣滑移的問題，避免了鋼絞線直接夾持產(chǎn)生的破壞，從而解決了鋼絞線斷口不在標距內(nèi)的問題。經(jīng)檢驗，整機各項技術(shù)指標均滿足國家相關(guān)標準的要求。
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
2018-12-13 瀏覽：
