一種低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具及其試驗裝置制造方法
【專利摘要】一種低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具及其試驗裝置，夾持在受測鋼筋的兩端，包括傳力桿、與傳力桿連接的自鎖連接件，自鎖連接件內(nèi)置有用于夾持受測鋼筋的自鎖夾頭，自鎖夾頭通過防脫固定環(huán)與受測鋼筋固定連接，防脫固定環(huán)位于自鎖夾頭的外側(cè)、與受測鋼筋穿出自鎖夾頭的端頭螺紋連接。本實用新型利用傳力桿、自鎖連接件、自鎖夾頭和防脫固定環(huán)將受測鋼筋夾持起來，實現(xiàn)了將受測鋼筋完全置于低溫箱的目的，保證了受測鋼筋溫度分布均勻，此外，本實用新型通過自鎖夾頭將受測鋼筋的非螺紋部分夾持住，這就避免了由于受測鋼的端頭經(jīng)過螺紋加工后導致直徑變小、容易在試驗中最先斷裂的弊端，保證了試驗的準確度。可廣泛應用于低溫環(huán)境下的鋼筋拉伸試驗。
【專利說明】一種低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具及其試驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鋼筋拉伸試驗夾具及其試驗裝置。
【背景技術】
[0002]在溫度為-20 °C左右的寒冷地區(qū)、溫度為-40 °C左右的高寒地區(qū)以及溫度低于-40°C的超低溫特種工程中，鋼筋仍是最為常用的建筑材料之一。由于溫度的下降會對鋼筋的力學性能造成影響，因此目前已有幾種試驗方法用于低溫或超低溫環(huán)境鋼筋力學研究，主要采用三種方法:1、將受測鋼筋置于低溫環(huán)境中，待鋼筋達到目標溫度后快速取出，并在常溫下進行力學試驗；2、將受測鋼筋用萬能試驗機夾具固定，鋼筋中部置于低溫環(huán)境，使其在試驗過程中始終保持目標溫度，但靠近萬能試驗機夾具的鋼筋兩端仍然處于常溫，破壞更易發(fā)生在此溫度分界處；3、將受測鋼筋兩端預先進行螺紋加工，用特制夾具螺紋連接，然后將整個鋼筋試樣放入低溫箱中進行試驗。
[0003]上述方法均存在不足之處:前兩種方法在試驗時部分或整個鋼筋試樣會處于常溫，會使試件出現(xiàn)溫度分布不均情況，破壞處也更可能出現(xiàn)在兩端，導致所測試驗數(shù)據(jù)存在偏差；而第三種方法盡管避免了前兩種不足，但螺紋加工會減小試件橫截面積，尤其對于在低溫下伸長率小的鋼筋，試驗時所產(chǎn)生的集中應力將無法通過鋼筋自身的變形加以緩解，因此容易在與特種夾具的螺紋連接處發(fā)生斷裂，也會導致試驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是提供一種低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具及其試驗裝置，要解決鋼筋拉伸試驗中受測鋼筋所處的溫度環(huán)境均勻的技術問題；并解決鋼筋拉伸試驗中受測鋼筋與夾具之間如果只通過螺紋連接則受測鋼筋螺紋端頭容易最先斷裂的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]一種低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具，夾持在受測鋼筋的兩端，包括傳力桿、與傳力桿連接的自鎖連接件，所述自鎖連接件內(nèi)置有用于夾持受測鋼筋的自鎖夾頭，所述自鎖夾頭通過防脫固定環(huán)與受測鋼筋固定連接，所述防脫固定環(huán)位于自鎖夾頭的外側(cè)、與受測鋼筋穿出自鎖夾頭的端頭螺紋連接。
[0007]所述自鎖連接件為圓筒狀結(jié)構，其內(nèi)腔的上部是設有內(nèi)螺紋的螺紋段，下部為倒錐形的自鎖段，中部為平滑的過渡段。
[0008]所述自鎖夾頭是由兩個對稱的夾片組成，兩個夾片拼合成倒錐形的夾頭卡在自鎖連接件的自鎖段中，所述自鎖夾頭與自鎖段的接觸面為光滑面。
[0009]所述兩個夾片之間通過定位銷連接，夾片上有用于定位銷插入的定位槽。
[0010]所述夾片的內(nèi)側(cè)面的中心位置、在豎直方向上開有一道夾持受測鋼筋用的通槽。
[0011]所述通槽隨著兩個夾片拼合后的橫截面是正六邊形、且與受測鋼筋的接觸面為粗糙面。[0012]所述防脫固定環(huán)上設有與受測鋼筋連接用的內(nèi)螺紋。
[0013]所述傳力桿包括圓柱桿身和圓柱端頭，兩者中軸線重合、且圓柱端頭的直徑大于圓柱桿身的直徑，所述圓柱端頭上設有與自鎖連接桿的螺紋段配合的外螺紋。
[0014]所述圓柱端頭的豎直方向上開有用于溫度傳感器穿入的通孔，所述通孔的內(nèi)部槽道傾斜于圓柱端頭的中軸。
[0015]一種應用所述的超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具的試驗裝置，包括萬能試驗機和置于萬能試驗機的上下鉗口之間的低溫箱，所述低溫箱的上下兩面各有一個相互對應的、用于穿過連接在受測鋼筋兩端的鋼筋拉伸試驗夾具的孔洞，所述鋼筋拉伸試驗夾具的傳力桿的一端穿出孔洞、并通過萬能試驗機上的鉗口固定，另一端與自鎖連接件連接，所述自鎖連接件內(nèi)置有自鎖夾頭，所述自鎖夾頭夾持在受測鋼筋的兩端、并通過防脫固定環(huán)將受測鋼筋的端頭固定，所述防脫固定環(huán)位于自鎖夾頭的外側(cè)、與受測鋼筋穿出自鎖夾頭的端頭螺紋連接。
[0016]與現(xiàn)有技術相比本實用新型具有以下特點和有益效果:
[0017]本實用新型克服了傳統(tǒng)鋼筋拉伸試驗中受測鋼筋溫度分布不均勻、螺紋端頭容易最先斷裂的缺點，解決了保證試驗精度和效率的技術問題。
[0018]本實用新型利用傳力桿、自鎖連接件、自鎖夾頭和防脫固定環(huán)將受測鋼筋夾持起來，實現(xiàn)了將受測鋼筋完全置于低溫箱的目的，保證了整個試驗過程中受測鋼筋溫度分布均勻，可以實現(xiàn)常溫到_196°C的試驗環(huán)境，其中常溫一般是15°C到25°C的溫度范圍，此外，本實用新型不是單純只與受測鋼筋螺紋連接，而是通過自鎖夾頭將受測鋼筋的非螺紋部分夾持住，避免了螺紋加工導致受測鋼筋的螺紋端頭橫截面積減小，尤其對于在低溫或者超低溫下伸長率小的鋼筋、試驗時所產(chǎn)生的集中應力將無法通過鋼筋自身的變形加以緩解，容易在與夾具的螺紋連接處最先發(fā)生斷裂的弊端，保證了試驗的準確度。
[0019]本實用新型結(jié)構簡單、強度大、可以承受2000KN的荷載:自鎖連接件的螺紋段是為了與傳力桿連接的更加牢固、可靠；自鎖連接件上的過渡段是為了防止置入傳力桿時與自鎖夾頭接觸，使自鎖夾頭不能自由活動而預留出來的活動空間，避免影響自鎖夾頭對受測鋼筋的夾持；自鎖連接件的自鎖段是與自鎖夾頭配合錐形，兩者的圓弧形光滑接觸面，易于使自鎖夾頭在鋼筋的咬合力帶動下、自如滑移；自鎖夾頭夾持在受測鋼筋的非螺紋部分，正六邊形的夾口有利于夾持不同尺寸的鋼筋，這樣，連接組件對受測鋼筋的尺寸就沒有特定要求，只需對受測鋼筋進行滾壓加工，即可對不同尺寸的鋼筋進行力學測試，通槽與受測鋼筋的粗糙接觸面也保證了自鎖夾頭和受測鋼筋之間的摩擦力、防止受測鋼筋滑脫；自鎖夾頭的外側(cè)還設置有一個防脫固定環(huán)，由防脫固定環(huán)與受測鋼筋穿出自鎖夾頭的部分螺紋連接，這是由于在試驗過程中，當施加荷載大于自鎖夾頭與受測鋼筋之間的咬合力時，會出現(xiàn)滑脫現(xiàn)象，此時，防滑脫固定環(huán)會與受測鋼筋同時移動，直至與自鎖夾頭接觸，自鎖夾頭將受到來自防滑脫固定環(huán)所施加的推力、契合倒錐形的自鎖段，間接施加給受測鋼筋更大的咬合力，在自鎖夾頭的咬合力和防滑脫固定環(huán)拉力的共同作用下，能夠保證鋼筋在進行力學試驗時不會出現(xiàn)滑脫現(xiàn)象，進而保證了試驗的可靠性和準確性；自鎖夾片之間通過定位銷連接，保證了兩片自鎖夾片同時下降、對受測鋼筋的咬合力對稱、均勻；傳力桿上的通孔是為了溫度傳感器穿入，隨時觀測試驗過程中夾具的溫度，通孔內(nèi)部槽道的傾斜設計是為了保證所測溫度數(shù)據(jù)的準確性，提高試驗質(zhì)量。[0020]本實用新型可廣泛應用于低溫環(huán)境下的鋼筋拉伸試驗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0022]圖1是本實用新型的試驗裝置的結(jié)構示意圖。
[0023]圖2是本實用新型的受測鋼筋的結(jié)構示意圖。
[0024]圖3是本實用新型的自鎖連接件的結(jié)構剖面示意圖。
[0025]圖4是本實用新型的自鎖連接件的結(jié)構俯視示意圖。
[0026]圖5是本實用新型的自鎖夾片的結(jié)構主視示意圖。
[0027]圖6是本實用新型的自鎖夾頭的結(jié)構側(cè)視示意圖。
[0028]圖7是本實用新型的自鎖夾頭的結(jié)構俯視示意圖。
[0029]圖8是本實用新型的傳力桿的結(jié)構剖面示意圖。
[0030]圖9是本實用新型的傳力桿的結(jié)構俯視示意圖。
[0031]圖10是本實用新型的傳力桿的結(jié)構仰視示意圖。
[0032]圖11是本實用新型的防脫固定環(huán)的結(jié)構剖面示意圖。
[0033]圖12是本實用新型的防脫固定環(huán)的結(jié)構俯視示意圖。
[0034]附圖標記:1-受測鋼筋、2-自鎖連接件、2.1-螺紋段、2.2_過渡段、2.3_自鎖段、3-自鎖夾頭、3.1-夾片、3.11-通槽、3.12-定位槽、3.2-定位銷、4-傳力桿、4.1-圓柱桿身、
4.2-圓柱端頭、4.21-通孔、5-防脫固定環(huán)、6-低溫箱、7-鉗口、8-萬能試驗機。
【具體實施方式】
[0035]實施例參見圖1至圖12所示，這種低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具，夾持在受測鋼筋I的兩端，包括傳力桿4、與傳力桿4連接的自鎖連接件2，所述自鎖連接件2內(nèi)置有用于夾持受測鋼筋I的自鎖夾頭3，所述自鎖夾頭3通過防脫固定環(huán)5與受測鋼筋I固定連接，所述防脫固定環(huán)5位于自鎖夾頭3的外側(cè)、與受測鋼筋I穿出自鎖夾頭3的端頭螺紋連接。
[0036]參見圖3、圖4所示，所述自鎖連接件2為圓筒狀結(jié)構，其內(nèi)腔的上部是設有內(nèi)螺紋的螺紋段2.1，下部為倒錐形的自鎖段2.3，中部為平滑的過渡段2.2。
[0037]參見圖5、圖6、圖7所示，所述自鎖夾頭3是由兩個對稱的夾片3.1組成，兩個夾片3.1拼合成倒錐形的夾頭卡在自鎖連接件2的自鎖段2.3中，所述自鎖夾頭3與自鎖段
2.3的接觸面為光滑面，所述兩個夾片3.1之間通過定位銷3.2連接，夾片3.1上有用于定位銷3.2插入的定位槽3.12，所述夾片3.1的內(nèi)側(cè)面的中心位置、在豎直方向上開有一道夾持受測鋼筋I用的通槽3.11，所述通槽3.11隨著兩個夾片3.1拼合而拼合成一個整體、拼合后的橫截面是正六邊形，通槽3.11與受測鋼筋I的接觸面為粗糙面。
[0038]參見圖11、圖12所示，所述防脫固定環(huán)5上設有與受測鋼筋I連接用的內(nèi)螺紋。
[0039]參見圖8、圖9、圖10所示，所述傳力桿4包括圓柱桿身4.1和圓柱端頭4.2，兩者中軸線重合、且圓柱端頭4.2的直徑大于圓柱桿身4.1的直徑，所述圓柱端頭4.2上設有與自鎖連接桿2的螺紋段2.1配合的外螺紋，所述圓柱端頭4.2的豎直方向上開有用于溫度傳感器穿入的通孔4.21，所述通孔4.21的內(nèi)部槽道傾斜于圓柱端頭的中軸。[0040]參見圖1所示，一種應用所述的低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具的試驗裝置，包括萬能試驗機8和置于萬能試驗機8的上下鉗口之間的低溫箱，所述低溫箱的上下兩面各有一個相互對應的、用于穿過連接在受測鋼筋I兩端的鋼筋拉伸試驗夾具的孔洞，所述鋼筋拉伸試驗夾具的傳力桿4的一端穿出孔洞、并通過萬能試驗機8上的鉗口 7固定，另一端與自鎖連接件2連接，所述自鎖連接件2內(nèi)置有自鎖夾頭3，所述自鎖夾頭3夾持在受測鋼筋I的兩端、并通過防脫固定環(huán)5將受測鋼筋I的端頭固定，所述防脫固定環(huán)位于自鎖夾頭的外側(cè)、與受測鋼筋穿出自鎖夾頭的端頭螺紋連接。
[0041]一種應用所述的低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具及其試驗裝置的試驗方法，具體步驟如下:
[0042]步驟一，參見圖2所示，預先對受測鋼筋I進行滾壓加工，將鋼筋兩端加工出與防脫固定環(huán)5配合的螺紋:根據(jù)受測鋼筋的強度和材質(zhì)條件，受測鋼筋兩端所制螺紋必須保證在對受測鋼筋進行超低溫環(huán)境拉伸破壞試驗時，防脫固定環(huán)5和受測鋼筋之間不發(fā)生任何相對位移。
[0043]步驟二，將受測鋼筋I穿過自鎖連接件2、并通過自鎖夾頭3夾持，每端配合兩片自鎖夾片3.1，自鎖夾片之間通過定位銷3.2連為整體，保證兩自鎖夾片同升同降。
[0044]步驟三，受測鋼筋I穿出自鎖夾頭3的螺紋部分通過防脫固定環(huán)5固定。
[0045]步驟四，將自鎖夾片卡入同側(cè)的自鎖連接件2的自鎖段2.3中，緊固。
[0046]步驟五，將傳力桿4與自鎖連接件連接。
[0047]步驟六，將與試驗夾具連接后的受測鋼筋放入低溫箱6的內(nèi)部。
[0048]步驟七，將試驗夾具的傳力桿穿出低溫箱，通過萬能試驗機8的上下鉗口 7固定。
[0049]步驟八，蓋上低溫箱箱蓋，啟動低溫箱，在常溫到-190°C范圍調(diào)節(jié)試驗溫度，實現(xiàn)低溫及超低溫的試驗環(huán)境。
[0050]步驟九，待試驗溫度穩(wěn)定后，啟動萬能試驗機，進行鋼筋拉伸試驗，直至受測鋼筋破壞，準確測試低溫環(huán)境下的鋼筋拉伸試驗、鋼筋低溫抗拉徑縮、鋼筋低溫抗拉伸長率等參數(shù)。
[0051]試驗過程中，可以將溫度傳感器從傳力桿上的通孔中穿入，隨時觀測試驗過程中夾具的溫度，提高試驗質(zhì)量。
【權利要求】
1.一種低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具，夾持在受測鋼筋(I)的兩端，其特征在于:包括傳力桿(4)、與傳力桿(4)連接的自鎖連接件(2)，所述自鎖連接件(2)內(nèi)置有用于夾持受測鋼筋(I)的自鎖夾頭(3)，所述自鎖夾頭(3)通過防脫固定環(huán)(5)與受測鋼筋(I)固定連接，所述防脫固定環(huán)(5)位于自鎖夾頭(3)的外側(cè)、與受測鋼筋(I)穿出自鎖夾頭(3)的端頭螺紋連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具，其特征在于:所述自鎖連接件(2)為圓筒狀結(jié)構，其內(nèi)腔的上部是設有內(nèi)螺紋的螺紋段(2.1)，下部為倒錐形的自鎖段(2.3)，中部為平滑的過渡段(2.2)。
3.根據(jù)權利要求2所述的低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具，其特征在于:所述自鎖夾頭(3)是由兩個對稱的夾片(3.1)組成，兩個夾片(3.1)拼合成倒錐形的夾頭卡在自鎖連接件(2)的自鎖段(2.3)中，所述自鎖夾頭(3)與自鎖段(2.3)的接觸面為光滑面。
4.根據(jù)權利要求3所述的低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具，其特征在于:所述兩個夾片(3.1)之間通過定位銷(3.2 )連接，夾片(3.1)上有用于定位銷(3.2)插入的定位槽 3.12。
5.根據(jù)權利要求4所述的低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具，其特征在于:所述夾片(3.1)的內(nèi)側(cè)面的中心位置、在豎直方向上開有一道夾持受測鋼筋(I)用的通槽(3.11)。
6.根據(jù)權利要求5所述的低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具，其特征在于:所述通槽(3.11)隨著兩個夾片(3.1)拼合后的橫截面是正六邊形、且與受測鋼筋I的接觸面為粗糙面。
7.根據(jù)權利要求6所述的低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具，其特征在于:所述防脫固定環(huán)(5 )上設有與受測鋼筋(I)連接用的內(nèi)螺紋。
8.根據(jù)權利要求7所述的低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具，其特征在于:所述傳力桿(4)包括圓柱桿身(4.1)和圓柱端頭(4.2)，兩者中軸線重合、且圓柱端頭(4.2)的直徑大于圓柱桿身(4.1)的直徑，所述圓柱端頭(4.2)上設有與自鎖連接桿(2)的螺紋段(2.1)配合的外螺紋。
9.根據(jù)權利要求8所述的低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具，其特征在于:所述圓柱端頭(4.2)的豎直方向上開有用于溫度傳感器穿入的通孔(4.21)，所述通孔(4.21)的內(nèi)部槽道傾斜于圓柱端頭(4.2)的中軸。
10.一種應用權利要求1-9之一所述的低溫及超低溫環(huán)境下鋼筋拉伸試驗夾具的試驗裝置，包括萬能試驗機(8)和置于萬能試驗機(8)的上下鉗口之間的低溫箱(6)，其特征在于:所述低溫箱(6)的上下兩面各有一個相互對應的、用于穿過連接在受測鋼筋(I)兩端的鋼筋拉伸試驗夾具的孔洞，所述鋼筋拉伸試驗夾具的傳力桿(4)的一端穿出孔洞、并通過萬能試驗機(8 )上的鉗口( 7 )固定，另一端與自鎖連接件(2 )連接，所述自鎖連接件(2 )內(nèi)置有自鎖夾頭(3)，所述自鎖夾頭(3)夾持在受測鋼筋(I)的兩端、并通過防脫固定環(huán)(5)將受測鋼筋(I)的端頭固定，所述防脫固定環(huán)(5)位于自鎖夾頭(3)的外側(cè)、與受測鋼筋(I)穿出自鎖夾頭(3)的端頭螺紋連接。
【文檔編號】G01N3/04GK203658155SQ201320815630
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權日:2013年12月12日
【發(fā)明者】張楠, 戢文占, 王寶華, 李政, 張巧芬, 張濤, 廖娟, 劉培, 張東華, 王冬雁 申請人:中國建筑股份有限公司, 中國建筑第二工程局有限公司, 中建電力建設有限公司