[發(fā)明專利]模擬鋪裝層應(yīng)力擴(kuò)散作用的輔助加載裝置及應(yīng)用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811590503.3
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109696366B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王秋東;吉伯海;葉枝;傅中秋
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 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(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張秀

本發(fā)明公開了一種模擬鋪裝層應(yīng)力擴(kuò)散作用的輔助加載裝置及應(yīng)用方法，包括荷載分配系統(tǒng)、荷載傳遞系統(tǒng)和粘彈性接觸模擬系統(tǒng)。所述荷載傳遞系統(tǒng)包括若干個荷載傳遞裝置，所述荷載傳遞裝置包括連接頂板、不同勁度系數(shù)的傳力彈簧、鉸接底板、連接滑槽和連接滑桿。基于上述輔助裝置的應(yīng)用方法，包括步驟：(1)確定各傳力彈簧的勁度系數(shù)；(2)輔助裝置的組裝；(3)疲勞加載。本發(fā)明的模擬鋪裝層應(yīng)力擴(kuò)散作用的輔助加載裝置及方法能夠較好地模擬鋪裝層對疲勞荷載的擴(kuò)散作用，簡化試驗條件。基于本發(fā)明的輔助加載裝置得到的疲勞試驗結(jié)果可較好的考慮鋪裝應(yīng)力擴(kuò)散作用對試驗結(jié)果的影響，使所得試驗結(jié)果更接近實際運營情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼橋結(jié)構(gòu)疲勞試驗儀器，具體涉及一種模擬鋪裝層應(yīng)力擴(kuò)散作用的輔助加載裝置及應(yīng)用方法。

背景技術(shù)

正交異性鋼橋面板因具有重量輕、強度高、抗彎抗扭剛度大等優(yōu)點，在大跨徑纜索體系橋梁中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于其構(gòu)造復(fù)雜，在車輪荷載、焊接殘余應(yīng)力、焊接缺陷等因素的影響下，焊縫部位極易疲勞開裂。疲勞裂紋是當(dāng)前橋梁工程界面臨的主要難題之一，其難以避免且早期難以發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致橋梁倒塌事故。國內(nèi)外學(xué)者針對鋼橋面板焊縫的疲勞性能，開展了大量的試驗研究，但所用的試件為純鋼試件，但均未合理考慮鋪裝層的作用。

鋪裝層對鋼橋面板疲勞性能的影響主要體現(xiàn)在兩方面：(1)由于鋪裝層自身具有一定的剛度，所組成的鋪裝層-鋼橋面板體系具有較大的組合剛度，有利于降低鋼橋面板焊縫應(yīng)力；(2)鋪裝層的應(yīng)力擴(kuò)散作用可使車輪荷載分散傳遞至鋼橋面板表面，降低荷載集度。疲勞試驗時，在測得的疲勞應(yīng)力的基礎(chǔ)上，依據(jù)剛度疊加原理對應(yīng)力值進(jìn)行修正，最終結(jié)果可合理考慮鋪裝層剛度的影響。但由于鋼橋面板自身的正交異性，荷載并非均勻地擴(kuò)散至鋼橋面板表面，而是更多地集中于頂板與U肋焊縫正上方。盡管在試件表面設(shè)置鋪裝層可較好地考慮應(yīng)力擴(kuò)散的影響，但存在以下兩點不足：(1)鋪裝層鋪設(shè)需要加熱瀝青混凝土、反復(fù)碾壓等，在試驗室難以達(dá)到此類要求；(2)由于鋪裝層-鋼橋面板體系具有較大的組合剛度，此時MTS等加載設(shè)備需要更大的工作功率，不經(jīng)濟(jì)。

可見，如何在鋼橋面板試件的疲勞試驗中合理考慮鋪裝層應(yīng)力擴(kuò)散的影響，已成為當(dāng)前亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種模擬鋪裝層應(yīng)力擴(kuò)散作用的輔助加載裝置，該裝置解決了實驗室難以達(dá)到鋪設(shè)瀝青混凝土、反復(fù)碾壓的問題；同時解決了現(xiàn)有的體系設(shè)備需要更大的功率、不經(jīng)濟(jì)的問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明的模擬鋪裝層應(yīng)力擴(kuò)散作用的輔助加載裝置，包括依次連接的荷載分配系統(tǒng)、荷載傳遞系統(tǒng)和粘彈性接觸模擬系統(tǒng)。

所述荷載分配系統(tǒng)包括橫置的荷載分配梁，所述荷載分配梁能夠?qū)⒑奢d分散到荷載傳遞系統(tǒng)上。

所述荷載傳遞系統(tǒng)包括若干橫向依次連接的荷載傳遞裝置，各所述荷載傳遞裝置包括與所述荷載分配梁連接的連接頂板、與所述粘彈性接觸模擬系統(tǒng)連接的鉸接底板、以及設(shè)于所述連接頂板和鉸接底板之間的傳力彈性件。

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

基于上述裝置，荷載分配系統(tǒng)將系統(tǒng)施加的荷載均勻分散到荷載傳遞系統(tǒng)上，并根據(jù)各系統(tǒng)的性能參數(shù)，得到更接近更接近實橋運營情況的試驗條件。

為了實現(xiàn)支撐并連接連接頂板、傳力彈性件和鉸接底板，所述連接頂板和鉸接底板之間還設(shè)有能夠支撐兩者并隨著傳力彈性件伸縮而滑動伸縮的若干滑動組件，所述滑動組件包括設(shè)于所述連接頂板和鉸接底板之間的連接滑槽以及能夠在所述連接滑槽內(nèi)滑動的連接滑桿，所述連接滑槽和連接滑桿能夠隨傳力彈性件的伸縮而滑動伸縮；連接滑槽和連接滑桿將連接頂板、傳力彈性件、鉸接底板連接成一個整體。

所述荷載傳遞裝置設(shè)有奇數(shù)個，其數(shù)量可根據(jù)預(yù)加載面的大小進(jìn)行合理組裝。