[發(fā)明專利]一種電磁式斜拉索疲勞試驗機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410235528.7
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104034616A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 吉伯海;朱偉;傅中秋;楊沐野
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/38
• 分類號: G01N3/38
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本發(fā)明涉及一種電磁式斜拉索疲勞試驗機，屬于結構試驗領域。

背景技術

近年來，由于斜拉橋的大量修建及其跨度的不斷增大，斜拉索的長度也隨之不斷加大。由于斜拉索的柔性特征和對環(huán)境載荷（例如：強臺風、交通載荷、的響應，將引起斜拉索的劇烈振動而導致相應的疲勞損傷。據美國土木工程學會（ASCE、的統(tǒng)計，80%~90%的鋼結構破壞與疲勞損傷有關。因此，對斜拉索的疲勞損傷進行研究具有重要的意義。

對于等幅載荷作用下斜拉索疲勞研究，我們可以利用材料的S-N曲線來估算在不同應力水平下到達破壞所經歷的循環(huán)次數。然而，針對兩個或更多應力水平下循環(huán)加載，就無法直接使用S-N曲線來估算其壽命了，還必須借助于疲勞累積損傷準則，但對于疲勞累積損傷的研究已持續(xù)了數十年之久，至今未能得出一個令人滿意的統(tǒng)一模型。而實際的斜拉索往往處于復雜受力狀態(tài)，因此仍需要通過大量實驗，研究斜拉索疲勞損傷規(guī)律。

目前針對斜拉索疲勞實驗研究，主要基于實橋健康監(jiān)測系統(tǒng)，但由于健康監(jiān)測系統(tǒng)側重于橋梁整體結構狀態(tài)的安全性，影響因素較多，不能進行單因素分析。因此并不能有效的進行斜拉索的疲勞研究。

基于以上情況，有必要提出一種新型的室內斜拉索疲勞試驗機。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對斜拉橋中的關鍵構件斜拉索，提供一種電磁式斜拉索疲勞試驗機。

技術方案：為解決上述技術問題，本發(fā)明的斜拉索疲勞試驗機采用如下技術方案：

一種電磁式斜拉索疲勞試驗機，用于斜拉索試件的疲勞測試，包括底座、試件固定機構、磁性振動機構、彈性傳力機構；所述試件固定機構包括兩組橫向放置的固定支架，分別為第一橫向固定支架、第二橫向固定支架，斜拉索試件的兩端分別通過錨具與第一橫向固定支架、第二橫向固定支架錨固；所述磁性振動機構包括電磁鐵、振動條、線圈，振動條的一端安裝在底座上，另一端則穿過線圈后懸置于電磁鐵所產生的磁場中心，所述線圈與產生交變電流的電源連接；所述彈性傳力機構包括第一傳力彈簧、第二傳力彈簧，該第一傳力彈簧、第二傳力彈簧之間連接電子測力計，且第一傳力彈簧與斜拉索試件連接，而第二傳力彈簧則與振動條連接，同時第一傳力彈簧、第二傳力彈簧的彈性伸縮方向與斜拉索試件的長度方向一致。

作為本發(fā)明的進一步改進，本發(fā)明所述第一橫向固定支架包括門形鋼架，該門形鋼架包括橫梁以及分別與橫梁兩端連接的兩根門柱，每根門柱的端部均通過滑動導輪機構與一根縱向導軌可移動連接，所述的滑動導輪機構包括基塊以及間隔地安裝在基塊的塊體表面的滑輪，且所述基塊與縱向導軌邊緣相鄰的兩端面分別配裝有固定塊，縱向導軌對應固定塊的位置設置固定塊孔，所述的固定塊孔在縱向導軌的延伸方向上至少設置一個。

作為本發(fā)明的進一步改進，本發(fā)明所述門形鋼架的橫梁上開設有一排試件孔，而第二橫向固定支架對應于門形鋼架的橫梁上所開設的試件孔開設孔洞；所述斜拉索試件的兩端分別與門形鋼架的橫梁上相應的試件孔以及第二橫向固定支架上的孔洞通過錨具錨固。

作為本發(fā)明的進一步改進，本發(fā)明所述振動條包括振動條片，該振動條片沿其自身延伸方向開設一個以上的彈簧孔洞；所述第二傳力彈簧與對應的彈簧孔洞連接。

作為本發(fā)明的進一步改進，本發(fā)明所述振動條通過橫向移動裝置與底座連接，該橫向移動裝置包括安裝在底座上的橫向導軌、橫向移動塊以及螺桿，所述橫向導軌的鋪設方向與振動條的延伸方向一致，且橫向導軌沿其中部開設一排螺桿固定孔；所述振動條通過螺栓組件安裝在橫向移動塊上，且橫向移動塊與橫向導軌可滑動連接；螺桿的一端與振動條螺紋配合連接，另一端穿過橫向移動塊后與橫向導軌上的相應螺桿固定孔鎖緊。

作為本發(fā)明的進一步改進，本發(fā)明所述電磁鐵通過導線連通電流。

根據以上的技術方案，相對于現有技術，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點：

一、可模擬不同長度的斜拉索試件，通過改變縱向移動裝置的縱向位移，調節(jié)斜拉索兩端固定錨具的距離，以模擬不同規(guī)格的斜拉索試件。二、具有多種應力調節(jié)方式，一方面可通過改變電磁鐵兩端的電流大小，使磁場強度變化，進而振動片的受力改變，最終使斜拉索承受的應力幅改變，另一方面可通過改變橫向移動裝置的橫向位移，受磁化的振動條與磁場的接觸面積，使振動片整體受力改變，從而調節(jié)應力幅；

由此可知，本發(fā)明通過受交變電流磁化的振動條在磁場做往復運動，使斜拉索試件循環(huán)受力，引起斜拉索的疲勞效應。改變電流大小以及改變振動條與磁場的接觸面積，可模擬不同應力幅作用下的疲勞試驗；改變斜拉索的縱向空間，可模擬不同長度的斜拉索試件。為斜拉索疲勞試驗研究提供了新的方法。