[发明专利]检测波形钢腹板钢梁疲劳强度的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢结构试验领域，具体是检测波形钢腹板钢梁疲劳强度的系统及方法。

背景技术

焊接波形钢腹板钢梁主要由波形钢板与钢翼缘板焊接而成，由于波形钢板本身在纵向受拉变形作用下具有类似于手风琴效应的自由伸缩特点，在疲劳荷载作用下在钢翼缘板与波形钢板的焊接部位容易出现疲劳损伤，所以焊接连接的疲劳强度直接影响到波形钢腹板钢梁的耐久性，测试其焊接连接的疲劳强度对实际工程尤其重要。

现有的疲劳试验机夹头均为单一夹块的单一接触面，采用现有的疲劳试验机来固定焊接波形钢腹板钢梁并在检测钢翼缘板与波形钢板的焊接部位的疲劳强度时，受波形钢板和现有夹头结构的限制，若夹头夹紧锁牢钢翼缘板的上下两端，钢翼缘板上下两端被夹持部位的受力中心不能对齐，不便于作用力的施加，并由此偏心造成局部受力状态与实际情况不符。为了保证拉伸的作用力均匀的施加在钢翼缘板上，现今检测钢翼缘板与波形钢板的焊接部位的疲劳强度时，钢翼缘板上下两端被夹持的部位距波形钢板上下两端的端头位置就必然存在一定的距离，然而，采用现有夹紧锁牢方式，在疲劳荷载作用下在钢翼缘板与波形钢板连接的端部焊接部位容易产生应力集中，并过早发生不合理疲劳破坏，这就导致疲劳试验不能有效测出钢翼缘板与波形钢板的实际纵向焊接部位的疲劳强度。

发明内容

本发明的目的在于解决采用现有疲劳试验机来夹持焊接波形钢腹板钢梁试验件并检测钢翼缘板与波形钢板的焊接部位的疲劳强度时，易造成局部受力状态与实际情况不符及过早出现不合理的疲劳破坏的问题，提供了一种检测波形钢腹板钢梁疲劳强度的系统，其夹持焊接波形钢腹板钢梁试验件并在检测钢翼缘板与波形钢板的焊接部位的疲劳强度时，能更好的反映实际受力状态并避免过早出现不合理的疲劳破坏，进而保证正确测出钢翼缘板与波形钢板的焊接部位的疲劳强度，本发明还公开了检测波形钢腹板钢梁疲劳强度的方法。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：检测波形钢腹板钢梁疲劳强度的系统，包括疲劳试验机，所述疲劳试验机设有上夹持系统及位于上夹持系统下方的下夹持系统，所述上夹持系统和下夹持系统均连接有两个夹头，所述上夹持系统连接的两个夹头之间的区域为容置钢翼缘板上端的卡口，下夹持系统连接的两个夹头之间的区域为容置钢翼缘板下端的卡口，所述夹头构成有容置波形钢板平直段的缺口。在本系统应用时，波形钢腹板钢梁试验件的钢翼缘板上端由上夹持系统连接的两个夹头夹紧锁牢，钢翼缘板下端由下夹持系统连接的两个夹头夹紧锁牢，波形钢腹板钢梁试验件的波形钢板上端平直段放入上夹持系统连接的两个夹头中任意一个夹头的缺口内，波形钢板下端平直段放入下夹持系统中一个夹头的缺口内，其中，上、下夹持系统容置波形钢板平直段的夹头位于钢翼缘板的同一侧。疲劳试验机工作时上、下夹持系统拉动钢翼缘板，由于波形钢板具有手风琴效应，抗拉承载能力几乎为零，本发明通过夹紧锁牢钢翼缘板上下两端端头位置后拉动钢翼缘板，加载在钢翼缘板上试验力能较好的实现对弯矩产生的波形钢腹板钢梁翼缘等效拉应力的模拟，进而能保证检测钢翼缘板与波形钢板的焊接部位的疲劳强度正常进行。

现有疲劳试验机中波形钢板不能延伸到夹头内，波形钢板及其相连焊缝必然在夹头外中断形成端焊缝，由此产生的应力集中往往远高于连续波形钢板的连接焊缝，导致试件过早的疲劳破坏，进而不能合理反映实际梁的疲劳行为，本发明基于现有疲劳试验机的上述特征，将波形钢板上下两端的平直段延伸至夹具内部，进而使其焊缝连续，同时，上下端的中夹块和侧夹块受力中心对齐，如此，试件能被有效夹持并保证钢翼缘板受拉应力能较均匀的分布。

检测波形钢腹板钢梁疲劳强度的系统，还包括作动器、传感器、主控箱及计算机系统，所述作动器与上夹持系统连接，所述主控箱通过三根数据线分别与作动器、传感器及计算机系统连接。

所述夹头包括夹头本体、中夹块及侧夹块，夹头本体、中夹块及侧夹块均有一端面构成斜面，三者斜面的倾角相等，所述中夹块的斜面和侧夹块的斜面均与夹头本体的斜面接触，中夹块与侧夹块之间的区域为夹头中容置波形钢板平直段的缺口。疲劳试验机的上、下夹持系统分别连接夹头的数量为两个，上夹持系统中的两个夹头相对设置，下夹持系统中的两个夹头也相对设置，为了保证拉动钢翼缘板时中夹块和侧夹块与夹头本体之间产生一定的阻力，上夹持系统中两个夹头的夹头本体斜面之间区域的纵向截面为上宽下窄的等腰梯形状，下夹持系统中两个夹头的夹头本体斜面之间区域的纵向截面为下宽上窄的等腰梯形状，如此，上、下夹持系统构成自锁系统。