[發明專利]一種懸索橋吊索銷接連接件銷軸剪切試驗試驗方法及裝置

在審

• 申請號: 202211447025.7
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN115931599A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 周小燚;錢盛域
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02;G01N3/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發明公開了一種懸索橋吊索銷接連接件銷軸剪切試驗試驗方法及裝置，包括：首先，根據被測試銷軸構件的剪切性能設計試驗模具金屬板材的尺寸；其次，切削銷軸構件，用以粘貼應變片并固定其旋轉；再次，試驗過程中采用分級加載，對實測應變數值進行驗證，若誤差較大及時調整試驗裝置；最終，試驗銷軸構件出現明顯屈服，直接加載至斷裂，數據處理輸出剪應力?剪切應變曲線。本發明方法通過優化剪切試驗模具，保證銷軸發生純剪切破壞，本試驗方法可以在試驗過程中驗證試驗結果，及時矯正試驗裝置，降低試驗誤差，得到高精度更可靠的方式獲得銷軸構件剪應力與剪應變的曲線，以更準確的方式得到銷軸構件真實剪切性能。

技術領域

本發明涉及金屬材料力學性能試驗及檢測技術領域，具體涉及一種吊索銷接構件的剪切應變試驗模具及試驗方法及裝置。

背景技術

懸索橋是以主纜作為主要受拉承重構件的橋梁類型，其上部結構主要由加勁梁、主纜索、橋塔、吊索及錨碇組成。在懸索橋中，主纜與吊索銷接式是常用的連接方式之一，其由錨頭、銷接連接件、單耳板、叉形耳板和銷軸等組成。傳力途徑為吊索→銷接連接件→耳板→主纜，連接件與耳板間通過銷軸連接。吊索作為懸索橋的重要承擔荷載及可變荷載的重要構件，其銷軸構件是關鍵的傳力構件，在正常使用工況下銷軸構件以承受剪切力為主，為防止其在交變荷載作用下銷軸發生剪切破壞，需測量銷軸構件的剪切性能。

現有針對吊索連接系統中銷軸的剪切性能試驗裝置過于笨重，難以保證試驗過程中銷軸構件只發生剪切破壞，并且試驗過程銷軸易發生轉動，固定板之間易發生錯動，試驗的可靠性低。目前缺乏一種直觀有效測量吊索銷軸構件剪切應變的方法，難以直觀簡易的評估銷軸剪切性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供本發明提出了一種懸索橋吊索銷接連接件銷軸剪切試驗方法及裝置，該方法能夠保證銷軸構件只發生單一的剪切破壞，以更為有效直觀的方式測量銷軸的剪切應變，評估銷軸構件的剪切性能。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種懸索橋吊索銷接連接件銷軸剪切試驗試驗方法，步驟1：通過試驗所測的銷軸式連接構件的尺寸對金屬定板的寬度、厚度驗算設計，推算出金屬板開口處截面的抗拉強度大于銷軸抗剪強度；步驟2：對所測試的銷軸進行3次切削處理，分別切削出用于粘貼應變片的兩個平面，及用于固定銷軸轉動的一個凹槽；步驟3：安裝試驗構件并連接采集儀，液壓伺服測試系統與動態信號采集系統同時開啟，加載方式為分級加載，計算出銷軸彈性階段的應變數值變化理論曲線，再每次加載過程中進行驗證，以確保完成銷軸發生純剪切破壞的目的；步驟4：當加載過程中液壓伺服測試系統輸出的荷載-位移曲線出現明顯屈服階段，則停止分級加載方案，持續加載直至銷軸發生剪切破壞，輸出荷載-位移曲線與應變-時間曲線，經過數據分析，得到最終的剪切應變-剪切應力曲線。

作為本發明的進一步優選，步驟1中所述根據所測試的銷軸構件的尺寸，計算出銷軸所需剪切破壞的剪切應力τ_P，推導出此時需要的荷載F，根據預設的固定板截面尺寸，求出此固定板開孔處的截面應力σ，若截面應力大于容許應力，即，σ＞[σ]，則重新設計固定板截面尺寸。

作為本發明的進一步優選，步驟2中所述根對銷軸構件進行三次切割，首先，對稱式對銷軸兩端圓截面切削出兩個貫通式的凹槽；其次靠近銷軸的一端垂直于前兩個切割面，切削出一個貫通的凹槽；最終，在預設剪切面粘貼應變片。

作為本發明的進一步優選，步驟3中所述計算出銷軸剪切應變與荷載的理論公式，計算出彈性階段荷載與應變的關系式，得到預設分級加載應變終值，將理論值ε_p與實測值ε_m進行對比，其誤差小于±5％時，表明銷軸構件發生純剪切變形，復核試驗目的。