一种桥梁用钢丝拉弯剪扭疲劳-腐蚀-磨损耦合试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种桥梁用钢丝拉弯剪扭疲劳

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁用钢丝拉弯剪扭疲劳
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腐蚀
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磨损耦合试验装置


[0001]本专利技术涉及一种桥梁检测
，特别是一种桥梁用钢丝拉弯剪扭疲劳
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腐蚀
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磨损耦合试验装置。

技术介绍

[0002]悬索桥、斜拉桥和拱桥由于其优越的跨越能力和高效的材料利用率，而广泛成为连江跨海工程的主选方案。悬索桥的主缆和吊索、斜拉桥的斜拉索、拱桥的吊索作为桥梁结构的主要承重构件通常采用易于加工生产、便于运输和强度高的平行钢丝。然而由于其上述桥梁索体的服役环境复杂，在车辆荷载、风荷载、温度荷载作用下会产生轴向拉力、弯曲、扭矩和剪力的耦合疲劳效应，同时平行钢丝之间存在相对滑移导致相互之间产生微动磨损，在护套损坏后，环境的腐蚀介质将会侵蚀镀层以及钢丝本身。在腐蚀和磨损的共同作用下，钢丝通常会产生坑蚀和磨痕，在拉弯剪扭疲劳荷载作用下，裂纹在钢丝产生损伤附近开始萌生，并在多因素作用下扩展，当钢丝达到极限承载力时瞬间失效破坏。桥梁索体毫无征兆的断裂给服役中的桥梁带来了安全隐患的同时也造成了极高的换索成本。
[0003]显然，由于桥梁索体数量巨大，因此通常对单根钢丝进行试验研究，并普遍采用疲劳试验装置、加速腐蚀试验装置和侧向加载装置相结合的方法。疲劳试验装置通常采用电液伺服疲劳试验机；加速腐蚀试验装置主要包括两类：盐雾腐蚀试验箱或者电解加速腐蚀模块；侧向加载装置主要通过在测试钢丝两侧通过加载块结合辅助钢丝形成挤压。然而，其在实际试验过程中，还存在着如下方面的不足，有待进行改进：
[0004]1、需要在电液伺服疲劳试验机上进行改造，不仅在设计和改造上繁琐，且不具备再次使用的功能。
[0005]2、目前的侧向加载装置只考虑了两侧横向钢丝对测试钢丝的磨损作用，因此并不能真实反映钢丝之间的挤压力，其磨损机理并不能很好的通过试验来揭示。
[0006]3、目前也未有将弯曲剪扭疲劳荷载影响考虑在多因素耦合试验中来揭示桥梁钢丝的损伤机理。
[0007]因此，亟需一种可便捷装配、重复使用的桥梁用钢丝拉弯剪扭疲劳
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腐蚀
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磨损耦合试验装置来模拟桥梁钢丝的损伤过程。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种桥梁用钢丝拉弯剪扭疲劳
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腐蚀
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磨损耦合试验装置，该桥梁用钢丝拉弯剪扭疲劳
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腐蚀
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磨损耦合试验装置能实现钢丝拉弯剪扭疲劳
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腐蚀
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磨损同步耦合试验的模拟，准确的揭示桥梁用钢丝的损伤机理和劣化规律。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0010]一种桥梁用钢丝拉弯剪扭疲劳
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腐蚀
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磨损耦合试验装置，包括疲劳试验机、腐蚀组件、扭转加载组件、磨损加载组件、弯曲加载组件和剪切加载组件。
[0011]疲劳试验机具有上夹头和下夹头；其中，上夹头位于下夹头正上方，且高度能够升降；上夹头和下夹头能将测试钢丝的两端竖直夹紧，并对测试钢丝施加轴向拉伸荷载。
[0012]腐蚀组件包括腐蚀箱和喷雾管；腐蚀箱同轴设置在下夹头顶部，腐蚀箱顶部中心和底部中心设置有供测试钢丝密封滑动穿过的竖向孔。
[0013]喷雾管能向腐蚀箱内喷入雾化的腐蚀液，使位于腐蚀箱内的测试钢丝处于盐雾腐蚀环境。
[0014]扭转加载组件包括扭转电机，扭转电机安装在疲劳试验机上，能驱动位于腐蚀箱上方的测试钢丝发生扭转；
[0015]磨损加载组件包括坐管夹和辅助钢丝。
[0016]坐管夹为开口环形，坐管夹的中心具有测试钢丝穿孔，用于使测试钢丝从中自由穿过；测试钢丝穿孔的外周具有均与测试钢丝穿孔相连通的若干个弧形限位槽，每个弧形限位槽内均能放置一根所述辅助钢丝。
[0017]坐管夹的开口外侧设置两个能拼合的开口挂耳；两个开口挂耳安装在疲劳试验机上，高度位置固定，且能水平滑移；两个开口挂耳的中部通过挤压螺杆和挤压螺母相连接；两个开口挂耳背离测试钢丝穿孔的竖向壁面形成为弯曲加载端面。
[0018]弯曲加载组件包括弯曲加载机和弯曲加载杆；弯曲加载杆水平设置，一端能与弯曲加载端面贴紧接触，另一端从腐蚀箱侧壁密封滑动穿过，并与弯曲加载机相连接，弯曲加载杆能在弯曲加载机的驱动下，向弯曲加载端面施加设定频率f的弯曲荷载。
[0019]剪切加载组件包括上剪切加载机、上剪切加载杆、下剪切加载机和下剪切加载杆。
[0020]上剪切加载杆水平设置在坐管夹的右上侧，一端能与辅助钢丝上方的测试钢丝贴紧接触，另一端从腐蚀箱右侧壁密封滑动穿过，并与上剪切加载机相连接；上剪切加载杆能在上剪切加载机的驱动下，向辅助钢丝上方的测试钢丝施加设定频率f的上剪切荷载。
[0021]下剪切加载杆水平设置在坐管夹的左下侧，一端能与坐管夹下方的测试钢丝贴紧接触，另一端从腐蚀箱左侧壁密封滑动穿过，并与下剪切加载机相连接；下剪切加载杆能在下剪切加载机的驱动下，向坐管夹下方的测试钢丝施加设定频率f的下剪切荷载；上剪切荷载和下剪切荷载的相位相同。
[0022]当弯曲加载组件和剪切加载组件同时工作时，上剪切荷载或下剪切荷载与弯曲荷载的相位差为半个周期。
[0023]通过控制疲劳试验机、扭转加载组件、磨损加载组件、弯曲加载组件和剪切加载组件的启动时机，能够实现测试钢丝的拉弯、拉扭、拉剪、拉弯扭、拉弯剪、拉扭弯、拉扭剪、拉弯剪扭疲劳
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腐蚀
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磨损工况的模拟。
[0024]测试钢丝为悬索桥的主缆、悬索桥的吊索、斜拉桥的斜拉索或拱桥的吊索。
[0025]还包括控温组件，控温组件能对腐蚀箱的内部温度进行控制，进而模拟测试钢丝工作时所处的实际环境温度。
[0026]腐蚀组件还包括盐雾浓度测量装置；盐雾浓度测量装置能用于测量腐蚀箱内腐蚀液的浓度；根据腐蚀箱内腐蚀液的浓度，进而调节喷雾管的喷雾量。
[0027]盐雾浓度测量装置包括pH测试仪、排雾管和计量筒；排雾管设置在腐蚀箱底部，且出口与计量筒相连接；计量筒能够对设定时间内腐蚀液的排出总量进行计量；pH测试仪用于实时检测腐蚀箱内腐蚀液的pH值；根据腐蚀液的排出总量和pH值，能够计算得到当前时
刻腐蚀液的浓度。
[0028]扭转加载组件还包括上横板，上横板水平安装在疲劳试验机上，扭转电机安装在上横板上。
[0029]磨损加载组件还包括下横板，下横板水平滑动式安装在疲劳试验机上，坐管夹的两个开口挂耳可拆卸式安装在下横板侧边顶部；弯曲加载杆和下剪切加载杆分别位于下横板的上下两侧。
[0030]磨损加载组件中辅助钢丝为六根，辅助钢丝直径与测试钢丝直径相同；坐管夹中的弧形限位槽为六个；坐管夹中测试钢丝穿孔的直径不小于测试钢丝直径的1.5倍；通过调节挤压螺杆和挤压螺母，能够调节测试钢丝与辅助钢丝之间的挤压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥梁用钢丝拉弯剪扭疲劳
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腐蚀
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磨损耦合试验装置，其特征在于：包括疲劳试验机、腐蚀组件、扭转加载组件、磨损加载组件、弯曲加载组件和剪切加载组件；疲劳试验机具有上夹头和下夹头；其中，上夹头位于下夹头正上方，且高度能够升降；上夹头和下夹头能将测试钢丝的两端竖直夹紧，并对测试钢丝施加轴向拉伸荷载；腐蚀组件包括腐蚀箱和喷雾管；腐蚀箱同轴设置在下夹头顶部，腐蚀箱顶部中心和底部中心设置有供测试钢丝密封滑动穿过的竖向孔；喷雾管能向腐蚀箱内喷入雾化的腐蚀液，使位于腐蚀箱内的测试钢丝处于盐雾腐蚀环境；扭转加载组件包括扭转电机，扭转电机安装在疲劳试验机上，能驱动位于腐蚀箱上方的测试钢丝发生扭转；磨损加载组件包括坐管夹和辅助钢丝；坐管夹为开口环形，坐管夹的中心具有测试钢丝穿孔，用于使测试钢丝从中自由穿过；测试钢丝穿孔的外周具有均与测试钢丝穿孔相连通的若干个弧形限位槽，每个弧形限位槽内均能放置一根所述辅助钢丝；坐管夹的开口外侧设置两个能拼合的开口挂耳；两个开口挂耳安装在疲劳试验机上，高度位置固定，且能水平滑移；两个开口挂耳的中部通过挤压螺杆和挤压螺母相连接；两个开口挂耳背离测试钢丝穿孔的竖向壁面形成为弯曲加载端面；弯曲加载组件包括弯曲加载机和弯曲加载杆；弯曲加载杆水平设置，一端能与弯曲加载端面贴紧接触，另一端从腐蚀箱侧壁密封滑动穿过，并与弯曲加载机相连接，弯曲加载杆能在弯曲加载机的驱动下，向弯曲加载端面施加设定频率f的弯曲荷载；剪切加载组件包括上剪切加载机、上剪切加载杆、下剪切加载机和下剪切加载杆；上剪切加载杆水平设置在坐管夹的右上侧，一端能与辅助钢丝上方的测试钢丝贴紧接触，另一端从腐蚀箱右侧壁密封滑动穿过，并与上剪切加载机相连接；上剪切加载杆能在上剪切加载机的驱动下，向辅助钢丝上方的测试钢丝施加设定频率f的上剪切荷载；下剪切加载杆水平设置在坐管夹的左下侧，一端能与坐管夹下方的测试钢丝贴紧接触，另一端从腐蚀箱左侧壁密封滑动穿过，并与下剪切加载机相连接；下剪切加载杆能在下剪切加载机的驱动下，向坐管夹下方的测试钢丝施加设定频率f的下剪切荷载；上剪切荷载和下剪切荷载的相位相同；当弯曲加载组件和剪切加载组件同时工作时，上剪切荷载或下剪切荷载与弯曲荷载的相位差为半个周期。2.根据权利要求1所述的桥梁用钢丝拉弯剪扭疲劳
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腐蚀
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磨损耦合试验装置，其特征在于：通过控制疲劳试验机、扭转加载组件、磨损加载组件、弯曲加载组件和剪切加载组件的启动时机，能够...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文明，陈渝鹏，王景全，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：