[發明專利]一種調頻單擺激勵下的鋼混結合梁段彎曲疲勞試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202011391285.8
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112666022B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 郭琦;張元丞;孫虎平
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01N3/38
• 分類號: G01N3/38;G01N3/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種調頻單擺激勵下的鋼混結合梁段彎曲疲勞試驗裝置及方法，屬于橋梁工程實驗力學測量方法領域。本試驗裝置由底座系統、中間支承系統、中間傳力系統、荷載傳遞系統、測量系統、單擺系統六部分共同組成。按照所要研究鋼混結合段截面的內力影響線，確定所需等效疲勞內力幅值，拼裝試驗自平衡框架、測量系統等步驟開展試驗。本發明具有結構框架自平衡、安裝簡單、可調頻等幅交變加載、成本低、適應于現場實際條件等優點，能夠對以大跨徑混合梁斜拉橋為代表的鋼混結合梁段實施彎曲疲勞加載試驗。

技術領域

本發明屬于橋梁工程實驗力學測量技術領域，特別涉及一種調頻單擺激勵下的鋼混結合梁段彎曲疲勞試驗裝置及方法。

背景技術

鋼梁與混凝土梁之間的鋼混結合段是混合梁斜拉橋的重要組成結構，由于鋼梁和混凝土梁剛度相差較大，兩者之間力的傳遞情況以及剪力連接件的連接作用均影響著鋼混結合段連接性能的發揮。鋼混結合段構造及應力分布均較復雜，結合段除承受靜載作用外，還承受車輛、吊車、行人等重復荷載的長期作用。重復荷載作用引起構件應力不斷發生變化，在經歷足夠多的荷載循環作用后，疲勞損傷不斷累積，導致結構可能發生疲勞破壞，疲勞破壞沒有明顯預兆，破壞突然。因此，混合梁斜拉橋鋼混結合段的疲勞問題已成為工程設計中不可忽視的問題。針對鋼混結合梁段開展的疲勞荷載試驗，其技術瓶頸主要存在于以下兩方面：(一)，傳統的疲勞荷載試驗均基于單軸拉、壓疲勞應力幅荷載形式下開展試驗，而忽略了鋼混結合梁段以彎矩內力形態為主的疲勞破壞特殊性，對于結合梁段彎曲疲勞無成熟設備參考，對于現場試驗作業要求較高；(二)，針對鋼混結合梁段開展彎曲疲勞試驗，由于模擬實橋工作狀態的疲勞應力幅加載體量巨大而導致加載裝置復雜、能耗較大、成本高昂。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種調頻單擺激勵下的鋼混結合梁段彎曲疲勞試驗裝置及方法，可基于自平衡框架加載，實現調頻單擺激勵的鋼混結合梁段彎曲疲勞試驗。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種調頻單擺激勵下的鋼混結合梁段彎曲疲勞試驗裝置，其特征在于，由底座系統1、中間支承系統2、中間傳力系統3、荷載傳遞系統4、測量系統5、單擺系統6組成，其中：

所述底座系統1，由大支跺1-1、大橫梁1-2、支撐梁1-3和支撐桿1-4組成，其中大橫梁1-2底面搭接在大支跺1-1上，支撐桿1-4下端貫穿支撐梁1-3用螺栓連接，并整體焊接固定于大橫梁1-2上；

所述中間支承系統2，由中支跺2-1、輥軸一2-2、輥軸二2-3、輥軸三2-4組成，其中中支跺2-1底端與大橫梁1-2的頂面用螺栓連接，輥軸一2-2焊接固定于中支跺2-1頂端，軸向與大橫梁1-2的長度方向垂直，鋼混結合段試驗梁7設置于中間支承系統上，與大橫梁12平行；

所述荷載傳遞系統4，由荷載增大系統和荷載擴散系統組成，所述荷載增大系統由吊重桿4-1、吊重梁4-2、連接杠桿4-3和加載杠桿4-4、傳力支跺4-5組成，其中吊重梁4-2、連接杠桿4-3、加載杠桿4-4通過焊接成為整體，連接杠桿4-3底端焊接在吊重梁4-2頂面，頂端焊接在加載杠桿4-4一端底面，傳力支跺4-5頂端與加載杠桿4-4底面用螺栓連接，吊重桿4-1通過吊重梁4-2一端預留螺孔以螺栓連接，支撐桿1-4通過吊重梁4-2另一端預留螺孔以螺栓連接，構成一組支點系統；所述荷載擴散系統由分布梁4-6和散力支跺4-7組成，分布梁4-6跨中位置受傳力支跺4-5集中荷載作用，散力支跺4-7頂端與分布梁4-6底面用螺栓連接，對稱布置于分布梁4-6兩端，輥軸三2-4焊接固定于散力支跺4-7底端，軸向與大橫梁1-2的長度方向垂直；

所述中間傳力系統3，由上次梁3-1、下次梁3-2和吊帶3-3組成，其中上次梁3-1置于加載杠桿4-4之上，下次梁3-2置于大橫梁1-2之下，上次梁3-1和下次梁3-2與試驗梁7垂直設置，上次梁3-1和下次梁3-2之間用吊帶3-3以螺栓連接，構成另一組支點系統；