[發明專利]豎向加勁肋與翼板間腹板間隙面外變形疲勞試驗加載裝置

有效

• 申請號: 201410308884.7
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104062185A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 王春生;翟慕賽;全先凱;段蘭;王茜;閆生龍;孫宇佳;魏孟春
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 曹宇飛

技術領域

本發明屬于橋梁工程技術領域，特別涉及橋梁工程試驗技術領域，具體是一種豎向加勁肋與翼板間腹板間隙面外變形疲勞試驗加載裝置。

背景技術

鋼橋的疲勞問題嚴重影響著橋梁的使用壽命，研究表明鋼橋中大約90％的疲勞開裂問題均是由于疲勞敏感細節處的面外變形或者二次應力引起的。鋼橋設計中，各主梁之間的橫向聯系是通過橫撐與主梁腹板焊接的豎向加勁肋的連接來實現的，為了避免豎向加勁肋和主梁受拉翼緣之間的焊接細節發生疲勞失效，通常在豎向加勁肋與主梁受拉翼緣之間留有幾十毫米的腹板間隙。在車輛荷載作用下，各主梁之間的撓度差會使橫撐對主梁腹板產生拉力或壓力的作用，使得剛度較小的腹板間隙處發生面外彎曲變形，從而引起較大的二次應力，導致疲勞裂紋在此處萌生和擴展。豎向加勁肋與翼板之間的腹板間隙面外變形疲勞行為與應力分布情況復雜，需要通過疲勞試驗對該細節的面外變形疲勞損傷機理和維修加固方法進行深入研究。

對鋼橋腹板間隙處開展疲勞試驗是研究該細節處疲勞機理與維修加固方法合理性的重要手段，可為實橋腹板間隙處疲勞裂紋的維修加固提供重要的科學依據。然而傳統的鋼橋腹板間隙疲勞試驗加載裝置與試驗方法存在以下不足：(1)傳統的鋼橋腹板間隙面外變形疲勞機理與維修加固方法試驗均是采用大節段鋼梁來進行試驗，模型制造、安裝耗時費力，且費用較高，很難實現疲勞細節的大量變參數試驗研究；(2)由于節段試件的尺寸較大，對試驗的場地要求比較高，試驗要模擬實橋的受力與變形需要較高的加載噸位，疲勞試驗費用高昂。但是，目前還未有人員對鋼橋豎向加勁肋與翼板之間的腹板間隙處的疲勞細節進行大量變參數的試驗測試，而且，目前測試鋼橋疲勞性能的加載裝置，很難真實反映豎向加勁肋與翼板之間的腹板間隙的實際面外變形及受力情況。因此，急需研發一種能顯著降低試驗費用、提高試驗效率的鋼橋腹板間隙面外變形疲勞試驗裝置。

發明內容

針對現有鋼橋面外變形疲勞試驗技術的不足，本發明提出了一種能夠真實模擬實橋中橫撐對加勁肋的作用，使疲勞試件中腹板間隙處的受力行為與實橋保持一致，并且測試結果可靠、準確，對試驗場地和加載噸位要求較低，操作簡單、拆裝方便、試驗成本較低的豎向加勁肋與翼板間腹板間隙面外變形疲勞試驗加載裝置。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為在混凝土調平層上相對設置有兩個用于固定測試件的地錨，測試件通過連接組件與加載梁連接，加載梁是工字型梁，其上翼緣板中部連接有伺服液壓作動器；

所述地錨是在L型底座上相對設置有兩個加勁板，在兩加勁板之間設置有鋼錨箱，鋼錨箱通過地腳螺栓與L型底座以及混凝土調平層連接；

所述連接組件是將水平設置的上角鋼與縱向設置的下角鋼之間通過連接板連接，上角鋼通過高強螺栓與加載梁的下翼緣板連接。

上述加載梁的兩端連接有環扣。

上述伺服液壓作動器的加載中心線與測試件的腹板加勁肋中心線在同一條直線上。

上述相對的兩個地錨之間的間距是500～2000mm。

上述加載梁的上翼緣板是寬度為250～550mm、厚度為16～60mm、長度為500～1500mm的矩形板，加載梁腹板是寬度為100～500mm、厚度為12～24mm、長度為500～1500mm的矩形板，下翼緣板與上翼緣板結構相同。

上述鋼錨箱的水平頂板是寬度為250～400mm、厚度為18～24mm、長度為300～800mm的矩形板，豎直翼板是寬度為150～450mm、厚度為16～22mm、長度為400～600mm的矩形板。

上述的豎向加勁肋與翼板間腹板間隙面外變形疲勞試驗加載裝置的制作方法為：

首先按照上述結構和設計尺寸將鋼板焊接成地錨、加載橫梁并制作加工連接板，在L型底座上與測試件左、右端的翼緣板連接的一臂上加工相應的螺栓孔，利用型鋼制作上、下角鋼；利用繩索通過加載梁端部的環扣將加載梁臨時吊在反力架上，通過螺栓將伺服液壓作動器固定在加載梁的上翼緣板的中部，在加載梁的下翼緣板下方栓接連接上角鋼，并在上、下角鋼之間安裝連接板；待底座安置處的混凝土調平層達到強度之后，將底座放置于其上，并通過四個角的調平螺栓將底座調至水平，將測試件通過高強螺栓固定在兩個底座之間，擰緊地腳螺栓；通過下角鋼栓接連接測試件的水平加勁肋與連接板；松掉加載梁端頭的繩索之后便可加載進行試驗。