王勇WANG Yong；劉鐘LIU Zhong；王浩WANG Hao；田鵬TIAN Peng

（①國家網(wǎng)架及鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，徐州 221006；②中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，徐州 221116；③連云港市房屋安全鑒定管理中心，連云港 222001；④徐州市勘察測繪研究院，徐州 221012）

（①National Space Frame and Steel Structures Quality Supervision and Inspection Center，Xuzhou 221006，China；②School of Mechanics &Civil Engineering，CUMT，Xuzhou 221116，China；③Lianyungang Center of Building Safety Identification and Management，Lianyungang 222001，China；④Xuzhou Surveying and Mapping Research Institute，Xuzhou 221012，China）

0 引言

在抗滑移系數(shù)檢測的過程中，現(xiàn)行的規(guī)范規(guī)定，在試驗機中發(fā)生以下情況之一時，所對應(yīng)的荷載可定為試件的滑移荷載：①試驗機發(fā)生回針現(xiàn)象；②試件側(cè)面畫線發(fā)生錯動；③X-Y 記錄儀上曲線發(fā)生突變；④試件突然發(fā)生“嘣”的響聲。以上的判據(jù)在實際的操作中，經(jīng)常被夾頭打滑、試件的軸線與試驗機中心不嚴(yán)格對中等諸多不利因素造成滑移假象所影響，經(jīng)常造成誤判或錯判。本文通過自行設(shè)計裝置對此展開相關(guān)分析與研究。

1 總體設(shè)計

根據(jù)目前抗滑移試驗的判據(jù)和滑移階段研究的要求，擬定了檢測參數(shù)：壓力、上、下滑移和溫度。根據(jù)研究目的和現(xiàn)實情況，按照圖1 步驟進(jìn)行。

圖1 滑移階段研究步驟

2 試驗設(shè)備設(shè)計及研制

2.1 機械電子設(shè)計 根據(jù)需要，機械電子方面需要解決如下三個問題：①位移傳感器的安裝和固定；②油壓傳感器的安裝固定；③數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的安裝和固定。

2.1.1 位移傳感器的安裝和固定 采用三維設(shè)計軟件PRO/E 設(shè)計出位移傳感器的固定裝置。整個固定裝置分為三個部分：上芯板傳感器固定架、下芯板傳感器固定架，側(cè)板連接架。上下固定架起到固定傳感器在芯板上的作用，側(cè)板連接架起到連接上下位移傳感器的作用。整個位移試驗裝置的設(shè)計三維模型及實物裝置如圖2、3 所示。

圖2 三維模型

圖3 實物裝置

2.1.2 油壓傳感器的安裝固定 油壓傳感器的安裝固定，采用了一個三通進(jìn)行連接，如圖4，將油壓傳感器安裝在了試驗機油缸的底部進(jìn)油口位置上。

2.1.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的安裝和固定 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由計算機和數(shù)據(jù)采集卡及外圍線路組沖，如圖5，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用USB 口與計算機相連，結(jié)構(gòu)簡單緊湊。

圖4 油壓傳感器

圖5 數(shù)據(jù)采集箱

2.2 軟件設(shè)計 數(shù)據(jù)采集及儲存軟件的設(shè)計采用了Visual C++6.0，數(shù)據(jù)儲存采用excel 格式，采用了曲線智能顯示技術(shù)，能夠顯示試驗裝置各個傳感器的實時數(shù)據(jù)。試驗軟件除了能夠?qū)Ρ驹囼炐枰牧χ岛突屏窟M(jìn)行檢測和記錄外，還具備對聲音、圖像、現(xiàn)場溫度的記錄功能，并且具備表盤設(shè)備的虛擬界面。

3 試驗研究

3.1 栓接板參數(shù) 采用100 噸萬能液壓試驗機，抗滑移試件表面處理方式為拋丸處理。螺栓采用了常用的M20，試驗中采用了開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方式。

3.2 開環(huán)控制試驗結(jié)果 開環(huán)控制下，得到的一組抗滑移試件的時間—荷載關(guān)系曲線，如圖6 所示。

圖6 開環(huán)控制下荷載—時間曲線

從曲線可以明顯得到，約在55 秒的時刻上部力值突然下降，隨后又立刻出現(xiàn)小幅度上升現(xiàn)象，這種突然地變化就是回針現(xiàn)象，回針幅度超過50kN，從此種現(xiàn)象就可以判斷試件已經(jīng)滑移，并且判定滑移荷載應(yīng)該是荷載的極大值。

3.3 閉環(huán)控制試驗結(jié)果 在閉環(huán)恒加載控制下得到的一組抗滑移試件的荷載—時間曲線，如圖7 所示。

由圖7 可以得到，閉環(huán)控制下的回針時間比較短，與圖6 比較，測試數(shù)據(jù)變化更為平和，回針幅較小。通過對突變位置的局部放大得到如圖8。閉環(huán)控制下的突變，荷載突變大小約為35kN，而且突變的時間間隔非常短，因此開環(huán)控制下滑移處的拐點比閉環(huán)控制下的更加明顯，更利于判斷。

3.4 開環(huán)控制滑移荷載分析 開環(huán)控制下一組試件試驗數(shù)據(jù)采集結(jié)果如圖9 所示。

由圖9 得到：

①在位移-時間曲線中，上面曲線變化比下面曲線變化幅度大得多，表明滑移發(fā)生在上夾頭。

圖9 抗滑移試驗荷載、位移—時間曲線圖

②上位移曲線有一個曲線有一個曲線下降過程，即在約35s 前，位移曲線平直，荷載曲線基本上為線性增加趨勢，表明這段區(qū)間沒有滑移跡象；在約35～55s 之間，力值增加基本呈現(xiàn)線性增加的趨勢，55s 處達(dá)到荷載最大值，該值即為滑移荷載，而位移曲線則出現(xiàn)曲線下降趨勢，這表明時間開始滑移，但摩擦力沒有被克服；55～65s 荷載和位移突然下降，表明摩擦力被克服，滑移繼續(xù)；65s 后荷載又緩慢上升，位移基本無變化，說明螺栓頂住孔壁，滑移終止。

③栓接板試件的滑移先于儀表盤回針現(xiàn)象，初始滑移點對應(yīng)的荷載約為240kN，回針點對應(yīng)的荷載約265kN，回針點數(shù)值比實際初始滑移對應(yīng)荷載大約為10%。

4 試驗結(jié)論

通過對栓接板工作性能研究得到以下結(jié)論：

①自行研制的設(shè)備檢測栓接板滑移系數(shù)是可行的，能夠很好地反映出試件的整個工作狀態(tài)；

②栓接板試件滑移先于試驗機回針，回針點對應(yīng)的荷載比初始滑移點對應(yīng)的荷載高約10%；

③現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的滑移荷載不是真正意義上的滑移荷載，若準(zhǔn)確判斷滑移的發(fā)生，檢測滑移量的變化更為合理。

[1]中華人民共和國建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范(GBJ50205-2001)[S].北京：中國計劃出版社，2001：66-70.

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