[發明專利]模擬鋪裝層應力擴散作用的輔助加載裝置及應用方法

有效

• 申請號: 201811590503.3
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109696366B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 王秋東;吉伯海;葉枝;傅中秋
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張秀

1.一種模擬鋪裝層應力擴散作用的輔助加載裝置的加載方法，其特征在于：所述輔助加載裝置包括依次連接的荷載分配系統、荷載傳遞系統和粘彈性接觸模擬系統，

所述荷載分配系統包括橫置的荷載分配梁（1），所述荷載分配梁（1）能夠將荷載均勻分散到荷載傳遞系統上；

所述荷載傳遞系統包括若干橫向依次連接的荷載傳遞裝置（2），各所述荷載傳遞裝置（2）包括與所述荷載分配梁連接的連接頂板（21）、與所述粘彈性接觸模擬系統連接的鉸接底板（22）、以及設于所述連接頂板（21）和鉸接底板（22）之間的傳力彈性件（23），傳力彈性件（23）的勁度系數由中間向兩側逐漸減小；

所述粘彈性接觸模擬系統包括能夠模擬現實狀況中車輪與鋼橋面板體系粘彈性接觸行為的墊板（3）；

加載方法包括以下步驟：

（1）傳力彈性件（23）勁度系數的確定

依據試件（4）的基本參數，建立帶有鋪裝層（5）的有限元模型，將面荷載（6）施加于鋪裝層（5）表面的最不利位置，提取試件（4）表面的豎向應力計算結果并用高斯方程進行擬合，繪制擬合曲線（7），依據條分法將擬合曲線（7）等效為曲線，并按下式計算得到各傳力彈性件（23）的勁度系數：

其中，k₁為中間傳力彈性件（23）的勁度系數；F₁為面積最大的矩形所對應的壓力值；x為作動頭預定的加載位移；h₁為傳力彈性件對應的矩形的高度；k_i為傳力彈性件的勁度系數；h_i為傳力彈性件對應于曲線中矩形的高度；

（2）裝置的組裝

將各荷載傳遞裝置（2）連接，將墊板（3）固定于荷載傳遞系統底部，將荷載分配梁（1）固定于連接頂板（21）頂端；

（3）試驗加載

將組裝好的輔助加載裝置放置于試件（4）的最不利加載位置，將作用頭（8）壓緊于荷載分配梁（1）的表面，設置好預計的作動頭加載位移x，即可開始疲勞加載。

2.根據權利要求1所述的模擬鋪裝層應力擴散作用的輔助加載裝置的加載方法，其特征在于：所述連接頂板（21）和鉸接底板（22）之間還設有能夠支撐兩者并隨著傳力彈性件（23）伸縮而滑動伸縮的若干滑動組件，所述滑動組件包括設于所述連接頂板（21）和鉸接底板（22）之間的連接滑槽（24）以及能夠在所述連接滑槽（24）內滑動的連接滑桿（25），且所述連接滑槽（24）和連接滑桿（25）能夠隨傳力彈性件（23）的伸縮而滑動伸縮。

3.根據權利要求1或2所述的模擬鋪裝層應力擴散作用的輔助加載裝置的加載方法，其特征在于：所述荷載傳遞裝置（2）設有奇數個。

4.根據權利要求1所述的模擬鋪裝層應力擴散作用的輔助加載裝置的加載方法，其特征在于：各所述連接頂板（21）、鉸接底板（22）的兩側分別設置有能夠使兩相鄰的連接頂板（21）、鉸接底板（22）相互嚙合的凹槽與凸起。

5.根據權利要求1所述的模擬鋪裝層應力擴散作用的輔助加載裝置的加載方法，其特征在于：所述荷載分配梁（1）底部設有若干滑塊（11），所述連接頂板（21）設有與所述滑塊（11）配合使用的若干滑槽（26），并能夠將荷載分配系統與荷載傳遞系統連接。

6.根據權利要求1所述的模擬鋪裝層應力擴散作用的輔助加載裝置的加載方法，其特征在于：所述荷載分配梁（1）設有若干縱橫向加勁肋（12）。

7.根據權利要求1所述的模擬鋪裝層應力擴散作用的輔助加載裝置的加載方法，其特征在于：所述鉸接底板（22）開設有若干孔洞（27），且各所述孔洞（27）中設有能夠吸附所述墊板（3）的磁鐵（28）。

8.根據權利要求1所述的模擬鋪裝層應力擴散作用的輔助加載裝置的加載方法，其特征在于：所述墊板（3）從上自下依次包括橡膠面層（31）、鋼板芯層（32）及橡膠底層（33）。