[發明專利]檢測波形鋼腹板鋼梁疲勞強度的系統及方法

有效

• 申請號: 201310105436.2
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN103163032A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 王志宇;王清遠
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/04
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 謝敏

技術領域

本發明涉及鋼結構試驗領域，具體是檢測波形鋼腹板鋼梁疲勞強度的系統及方法。

背景技術

焊接波形鋼腹板鋼梁主要由波形鋼板與鋼翼緣板焊接而成，由于波形鋼板本身在縱向受拉變形作用下具有類似于手風琴效應的自由伸縮特點，在疲勞荷載作用下在鋼翼緣板與波形鋼板的焊接部位容易出現疲勞損傷，所以焊接連接的疲勞強度直接影響到波形鋼腹板鋼梁的耐久性，測試其焊接連接的疲勞強度對實際工程尤其重要。

現有的疲勞試驗機夾頭均為單一夾塊的單一接觸面，采用現有的疲勞試驗機來固定焊接波形鋼腹板鋼梁并在檢測鋼翼緣板與波形鋼板的焊接部位的疲勞強度時，受波形鋼板和現有夾頭結構的限制，若夾頭夾緊鎖牢鋼翼緣板的上下兩端，鋼翼緣板上下兩端被夾持部位的受力中心不能對齊，不便于作用力的施加，并由此偏心造成局部受力狀態與實際情況不符。為了保證拉伸的作用力均勻的施加在鋼翼緣板上，現今檢測鋼翼緣板與波形鋼板的焊接部位的疲勞強度時，鋼翼緣板上下兩端被夾持的部位距波形鋼板上下兩端的端頭位置就必然存在一定的距離，然而，采用現有夾緊鎖牢方式，在疲勞荷載作用下在鋼翼緣板與波形鋼板連接的端部焊接部位容易產生應力集中，并過早發生不合理疲勞破壞，這就導致疲勞試驗不能有效測出鋼翼緣板與波形鋼板的實際縱向焊接部位的疲勞強度。

發明內容

本發明的目的在于解決采用現有疲勞試驗機來夾持焊接波形鋼腹板鋼梁試驗件并檢測鋼翼緣板與波形鋼板的焊接部位的疲勞強度時，易造成局部受力狀態與實際情況不符及過早出現不合理的疲勞破壞的問題，提供了一種檢測波形鋼腹板鋼梁疲勞強度的系統，其夾持焊接波形鋼腹板鋼梁試驗件并在檢測鋼翼緣板與波形鋼板的焊接部位的疲勞強度時，能更好的反映實際受力狀態并避免過早出現不合理的疲勞破壞，進而保證正確測出鋼翼緣板與波形鋼板的焊接部位的疲勞強度，本發明還公開了檢測波形鋼腹板鋼梁疲勞強度的方法。

本發明的目的主要通過以下技術方案實現：檢測波形鋼腹板鋼梁疲勞強度的系統，包括疲勞試驗機，所述疲勞試驗機設有上夾持系統及位于上夾持系統下方的下夾持系統，所述上夾持系統和下夾持系統均連接有兩個夾頭，所述上夾持系統連接的兩個夾頭之間的區域為容置鋼翼緣板上端的卡口，下夾持系統連接的兩個夾頭之間的區域為容置鋼翼緣板下端的卡口，所述夾頭構成有容置波形鋼板平直段的缺口。在本系統應用時，波形鋼腹板鋼梁試驗件的鋼翼緣板上端由上夾持系統連接的兩個夾頭夾緊鎖牢，鋼翼緣板下端由下夾持系統連接的兩個夾頭夾緊鎖牢，波形鋼腹板鋼梁試驗件的波形鋼板上端平直段放入上夾持系統連接的兩個夾頭中任意一個夾頭的缺口內，波形鋼板下端平直段放入下夾持系統中一個夾頭的缺口內，其中，上、下夾持系統容置波形鋼板平直段的夾頭位于鋼翼緣板的同一側。疲勞試驗機工作時上、下夾持系統拉動鋼翼緣板，由于波形鋼板具有手風琴效應，抗拉承載能力幾乎為零，本發明通過夾緊鎖牢鋼翼緣板上下兩端端頭位置后拉動鋼翼緣板，加載在鋼翼緣板上試驗力能較好的實現對彎矩產生的波形鋼腹板鋼梁翼緣等效拉應力的模擬，進而能保證檢測鋼翼緣板與波形鋼板的焊接部位的疲勞強度正常進行。

現有疲勞試驗機中波形鋼板不能延伸到夾頭內，波形鋼板及其相連焊縫必然在夾頭外中斷形成端焊縫，由此產生的應力集中往往遠高于連續波形鋼板的連接焊縫，導致試件過早的疲勞破壞，進而不能合理反映實際梁的疲勞行為，本發明基于現有疲勞試驗機的上述特征，將波形鋼板上下兩端的平直段延伸至夾具內部，進而使其焊縫連續，同時，上下端的中夾塊和側夾塊受力中心對齊，如此，試件能被有效夾持并保證鋼翼緣板受拉應力能較均勻的分布。

檢測波形鋼腹板鋼梁疲勞強度的系統，還包括作動器、傳感器、主控箱及計算機系統，所述作動器與上夾持系統連接，所述主控箱通過三根數據線分別與作動器、傳感器及計算機系統連接。

所述夾頭包括夾頭本體、中夾塊及側夾塊，夾頭本體、中夾塊及側夾塊均有一端面構成斜面，三者斜面的傾角相等，所述中夾塊的斜面和側夾塊的斜面均與夾頭本體的斜面接觸，中夾塊與側夾塊之間的區域為夾頭中容置波形鋼板平直段的缺口。疲勞試驗機的上、下夾持系統分別連接夾頭的數量為兩個，上夾持系統中的兩個夾頭相對設置，下夾持系統中的兩個夾頭也相對設置，為了保證拉動鋼翼緣板時中夾塊和側夾塊與夾頭本體之間產生一定的阻力，上夾持系統中兩個夾頭的夾頭本體斜面之間區域的縱向截面為上寬下窄的等腰梯形狀，下夾持系統中兩個夾頭的夾頭本體斜面之間區域的縱向截面為下寬上窄的等腰梯形狀，如此，上、下夾持系統構成自鎖系統。