CN101126691A - 公路钢桥梁沥青混凝土铺装层抗剪抗弯拉测试仪 - Google Patents

Abstract

一种公路钢桥梁沥青混凝土铺装层抗剪抗弯拉测试仪，在壳体内机架上设安装在移动台固定板上的两个升降机构，两个升降机构通过传动链条相联，升降机构上设钢桥梁，钢桥梁下表面与机架之间设位移传感器，移动平台的底座设在移动台固定板上，移动平台上设通过传动机构与移动平台相联的电动机，移动平台的活动板上设安装有碾压轮的运动架，运动架的底部与移动平台的活动板之间设力传感器，碾压轮的前侧设前转臂机构、后侧设后转臂机构，壳体内顶部设温度传感器，壳体内机架上设加热器、蒸发器、冷凝器、压缩机，壳体外设可编程控制器以及与力传感器、温度传感器、可编程控制器相连的计算机，可编程控制器通过电缆与电动机、加热器、压缩机相连。

Description

公路钢桥梁沥青混凝土铺装层抗剪抗弯拉测试仪

技术领域

本发明属于道路或其它类似构筑物铺面的铺筑、修复用的机器、工具或辅助设备技术领域，具体涉及到公路钢桥梁沥青混凝土铺装层抗剪抗弯拉测试仪。

背景技术

桥梁是公路建设中常见的一种交通设施，随着高速公路的发展，桥梁的数量越来越多，目前的桥梁多数为水泥桥梁，随着大跨度的跨江跨河桥梁的不断增多，公路钢桥梁的应用也越来越广泛，有斜拉桥、悬索桥、拱桥等桥形。公路钢桥梁具有强度高、重量轻、施工速度快等优点，但公路钢桥梁铺装技术的缺乏严重制约了公路钢桥梁的发展。目前，我国特大型公路钢桥梁的设计寿命约为100年，而沥青混凝土铺装层的设计寿命一般为8～15年，在实践使用过程中，沥青混凝土铺装层的寿命在5年以上的很少，当前延长公路钢桥梁沥青混凝土铺装层寿命是一项亟待解决的技术问题，它对于减小钢桥梁的投资和养护费用、保证公路钢桥梁和路网的通行能力都具有重要意义。

公路钢桥梁沥青混凝土铺装层有其特有的受力状态和特点，公路钢桥梁铺装层直接承受交通荷载的反复作用，它不具有水泥砼桥面铺装的刚性底板支撑，也不像道路那样有坚强的路基支撑，而且钢桥梁本身的变形、挠曲、振动直接影响桥面沥青混凝土铺装层的工作状态。在荷载、温度等因素的作用下，公路钢桥梁会发生挠曲变形，形成正弯矩，使公路钢桥梁表面的沥青混凝土铺装层产生剪力。要求采用合适的铺装材料和配比以及确定沥青混凝土铺装层的厚度，与公路钢桥面形成“相对结合”，在荷载作用下产生合理形变，不脱落也不会推移。目前人们对于钢桥梁沥青混凝土铺装层的认识还较为肤浅，导致我国公路钢桥梁沥青混凝土铺装层的设计无章可循，设计随意性大。许多公路钢桥梁沥青混凝土铺装层的设计方法、试验方法、工程质量控制和验收标准大都是简单地套用路面的设计理论和方法，这也是大跨径桥梁钢桥面沥青混凝土铺装层过早出现病害的一个重要因素。

专利号为200510043029.9、发明名称为《室内沥青路面结构层承载能力测试装置》的发明专利，解决了在室内测试沥青路面的承载能力，确定沥青路面所用材料、结构层之间组合、结构层厚度，但这种沥青路面结构层承载能力测试装置，不能测试公路钢桥梁沥青混凝土铺装层的抗剪抗弯拉能力。公路钢桥梁沥青混凝土铺装层所用材料以及结构一直是公路桥梁建设技术领域中长期困扰的技术问题。目前公路钢桥梁沥青混凝土铺装层的设计往往凭经验来确定，公路钢桥梁建设耗资巨大，在钢桥梁沥青混凝土铺装各结构层所用材料及其配比确定之后，若能在室内进行公路钢桥梁沥青混凝土铺装层抗剪抗弯拉能力测试，对设计中确定的公路钢桥梁沥青混凝土铺装层所用材料及其结构进行检验、对比，提出合理的改进措施，对提高公路钢桥梁的使用寿命和使用维修具有非常重要的意义，但目前国内外还没有相关的检测仪器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种检测速度快、所测数据准确、使用方便、成本低的公路钢桥梁沥青混凝土铺装层抗剪抗弯拉测试仪。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在壳体内机架上设置安装在移动台固定板上的两个升降机构，两个升降机构通过传动链条相联，升降机构上设置钢桥梁，钢桥梁的下表面与机架之间设置有位移传感器，移动平台的底座设置在移动台固定板上，移动平台上设置通过传动机构与移动平台相联的电动机，移动平台的活动板上设置安装有碾压轮的运动架，运动架的底部与移动平台的活动板之间设置有力传感器，碾压轮的前侧设置前转臂机构、后侧设置后转臂机构，在壳体内顶部设置温度传感器，壳体内下部机架上设置加热器、蒸发器、冷凝器、压缩机，冷凝器通过导管与蒸发器和压缩机相联通，蒸发器通过导管与压缩机相联通，壳体外设置有可编程控制器以及通过电缆与力传感器、温度传感器以及可编程控制器相连的计算机，可编程控制器通过电缆与电动机、加热器、压缩机相连接。

本发明的升降机构为：在升降壳体内设置有与丝杠联接的丝母，下端与链轮联接的丝杠与升降壳体之间设置关节轴承，丝母上端设置下板，下板与设置在钢桥梁上的上板联接。

本发明的升降壳体为方管，横截面为矩形。

本发明的前转臂机构为：前转臂的一端设置安装在运动架前侧的前销轴、另一端设置在与碾压轮联接的轮轴的前侧，前限位柱设置在运动架的前侧。

本发明的后转臂机构与前转臂机构相同。

本发明采用电动机驱动移动平台直线往复移动，安装在移动平台上的碾压轮左右移动，试验时升降机构将钢桥梁顶起，使沥青混凝土试件与碾压轮接触，实现对沥青混凝土试件的加载，同时前转臂机构、后转臂机构实现对试件的单向碾压，模拟机动车辆在公路钢桥梁沥青混凝土铺装层上的单向行驶，可完成公路钢桥梁的沥青混凝土铺装层在不同温度条件下抗剪抗弯拉测试。本发明具有设计合理、结构简单、使用方便、所测数据准确、自动化程度高等优点。使用本发明进行测试试验，可对初步设计中确定的沥青混凝土铺装层所用材料及结构进行检验，判断设计中选用的沥青混凝土铺装层的材料及结构是否能够满足不同交通量、不同车辆荷载以及不同自然条件下的行车要求，得到符合要求的最佳沥青混凝土铺装层，对于提高公路钢桥梁沥青混凝土铺装层的使用寿命和使用品质有重要意义。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1中升降机构2的结构示意图。

图4是图1中前转臂机构23和后转臂机构24与碾压轮7的联接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1、2、4中，本实施例的公路钢桥梁沥青混凝土铺装层抗剪抗弯拉测试仪由机架1、升降机构2、钢桥梁3、移动台固定板5、移动平台6、碾压轮7、运动架8、温度传感器9、传动链条10、同步带轮11、同步带12、伺服电机13、壳体14、保温层15、加热器16、蒸发器17、冷凝器18、压缩机19、可编程控制器20、计算机21、操作手柄22、前转臂机构23、后转臂机构24、轮轴25、轴承26、轴承盖27、位移传感器28、力传感器29联接构成。

在壳体14内安装有保温层15，壳体14内机架1上长度方向用螺纹紧固联接件固定联接安装有移动台固定板5，移动台固定板5上的左右两端用螺纹紧固联接件各固定联接安装有1个升降机构2，两个升降机构2通过传动链条10相联，升降机构2的上端用螺纹紧固联接件固定联接安装有钢桥梁3，升降机构2的下端安装有操作手柄22，转动操作手柄22，升降机构2将钢桥梁3顶起或落下，钢桥梁3的上表面放置沥青混凝土试件4，供试验用。钢桥梁3的下表面用螺纹紧固联接件固定联接安装有位移传感器28，位移传感器28的下端与机架1搭接，本实施例的位移传感器28带有A/D转换器，位移传感器28用于接收钢桥梁3在荷载的作用下向下所产生的位移。移动平台6的底座6-2用螺纹紧固联接件固定联接在移动台固定板5上，移动平台6与钢桥梁3相互平行，移动平台6为市场上销售的产品，型号为XY3020-1160L，由大连汉意精工有限公司生产。移动平台6上用螺纹紧固联接件固定联接安装有伺服电机13，也可用步进电机或其它变速电机，伺服电机13用同步带12与安装在移动平台6上的同步带轮11相联，伺服电机13转动，带动移动平台6的活动板6-1左右移动。链轮链条传动机构、皮带皮带轮传动机构为传动机构的实施例，均为机械设计中传动机构的常规设计，也可采用其它传动机构，如齿轮传动，齿轮齿条传动等。移动平台6的活动板6-1上安装有运动架8，运动架8的前侧安装有前转臂机构23、后侧安装有后转臂机构24，运动架8的底部与移动平台6的活动板6-1之间安装有力传感器29，本实施例的力传感器29带有A/D转换器，力传感器29用于接收钢桥梁3所受荷载转换成电信号输出。碾压轮7用轮轴25安装在前转臂机构23和后转臂机构24上，轮轴25与碾压轮7之间左右两侧安装有轴承26，轴承26外盖有轴承盖27，防止轴承26脱出。钢桥梁3向上顶起时，碾压轮7与沥青混凝土试件4接触，实现对沥青混凝土试件4加载。壳体14内底部机架1上用螺纹紧固联接件固定联接安装有加热器16、蒸发器17、冷凝器18、压缩机19，压缩机19通过导管与冷凝器18相联通，冷凝器18通过导管与蒸发器17相联通，蒸发器17通过导管与压缩机19相联通，蒸发器17、冷凝器18、压缩机19构成制冷系统，为本发明提供低温，模拟冬天的低温天气。加热器16与电源接通后为本发明提供高温，模拟夏天的高温天气。壳体14内的顶部用螺纹紧固联接件固定联接安装有温度传感器9，本实施例的温度传感器9带有A/D转换器，温度传感器9接收到壳体14内的温度信号转换成电信号输出。壳体14外用螺纹紧固联接件固定联接安装有可编程控制器20，可编程控制器20的型号为DVP14SST2，为市场销售商品。在壳体14外设置计算机21，计算机21通过电缆与力传感器29、温度传感器9、位移传感器28以及可编程控制器20相连，可编程控制器20通过电缆与伺服电机13、加热器16、压缩机19相连接，计算机21将力传感器29和位移传感器28输出的数字信号按照事先设定的程序进行计算，计算出钢桥梁3表面的沥青混凝土试件4所承受的荷载以及钢桥梁3的位移，计算机21按照事先设定程序对伺服电机13的转速通过可编程控制器20进行控制，加热器16、压缩机19的电源接通或断开由计算机21通过可编程控制器20进行控制。

在图1、2、3中，本实施例的升降机构2由上板2-1、联接轴2-2、下板2-3、定位销2-4、橡胶板2-5、方管2-6、丝母2-7、丝杠2-8、轴承座2-9、轴承压盖2-10、链轮2-11、关节轴承2-12联接构成。方管2-6为升降壳体的一个实施例，方管2-6的内截面为正方形，方管2-6内的下端焊接联接有轴承座2-9，在方管2-6内安装有丝母2-7，丝母2-7的外形为正方形，丝母2-7在方管2-6内可轴向移动，丝母2-7的中心孔内通过螺纹联接安装有丝杠2-8，丝杠2-8与轴承座2-9之间安装有关节轴承2-12，关节轴承2-12为轴承的一个实施例，关节轴承2-12和轴承座2-9的外端安装有轴承压盖2-10，轴承压盖2-10用于防止关节轴承2-12掉出。在方管2-6内丝母2-7的上端通过螺纹联接安装有4个定位销2-4，橡胶板2-5安装在丝母2-7上端的定位销2-4上，橡胶板2-5主要起减震作用。在方管2-6和橡胶板2-5的上端安装有下板2-3，下板2-3上用联接轴2-2联接有上板2-1，上板2-1用螺纹紧固联接件与钢桥梁3联接。丝杠2-8的下端用联接件联接有链轮2-11和操作手柄22，两个升降机构2的两个链轮2-11用传动链条10相联，转动操作手柄22，丝杠2-8转动，带动丝母2-7在方管2-6内上下移动，经下板2-3和上板2-1传动，使钢桥梁3上下移动。

在图2、4中，本实施例的前转臂机构23由前销轴23-1、前转臂23-2、前限位柱23-3联接构成。前销轴23-1安装在运动架8前侧，前转臂23-2的一端套装在前销轴23-1上，前限位柱23-3通过螺纹安装在运动架8的前侧，将前转臂机构23用轮轴25与碾压轮7联接时，前转臂23-2的另一端套装在轮轴25的前侧。后转臂机构24由后销轴24-1、后转臂24-2、后限位柱24-3联接构成，后转臂机构24的零部件以及零部件的联接关系与前转臂机构23完全相同，为结构完全相同的两个部件，后转臂机构24用轮轴25安装在碾压轮7的后侧。轮轴25与碾压轮7之间左右安装有两个轴承26，轴承26的外侧安装有轴承盖27。前限位柱23-3和后限位柱24-3用于限制前转臂23-2和后转臂24-2向左旋转，使碾压轮7相对于移动平台6向右加载运动，向左运动卸荷空载，实现单向碾压。

Claims (5)

1.一种公路钢桥梁沥青混凝土铺装层抗剪抗弯拉测试仪，其特征在于：在壳体(14)内机架1上设置安装在移动台固定板(5)上的两个升降机构(2)，两个升降机构(2)通过传动链条(10)相联，升降机构(2)上设置钢桥梁(3)，钢桥梁(3)的下表面与机架(1)之间设置有位移传感器(28)，移动平台(6)的底座(6-2)设置在移动台固定板(5)上，移动平台(6)上设置通过传动机构与移动平台(6)相联的电动机，移动平台(6)的活动板(6-1)上设置安装有碾压轮(7)的运动架(8)，运动架(8)的底部与移动平台(6)的活动板(6-1)之间设置有力传感器(29)，碾压轮(7)的前侧设置前转臂机构(23)、后侧设置后转臂机构(24)，在壳体(14)内顶部设置温度传感器(9)，壳体(14)内下部机架(1)上设置加热器(16)、蒸发器(17)、冷凝器(18)、压缩机(19)，冷凝器(18)通过导管与蒸发器(17)和压缩机(19)相联通，蒸发器(17)通过导管与压缩机(19)相联通，壳体(14)外设置有可编程控制器(20)以及通过电缆与力传感器(29)、温度传感器(9)以及可编程控制器(20)相连的计算机(21)，可编程控制器(20)通过电缆与电动机、加热器(16)、压缩机(19)相连接。

2.按照权利要求1所述的公路钢桥梁沥青混凝土铺装层抗剪抗弯拉测试仪，其特征在于所说的升降机构(2)为：在升降壳体内设置有与丝杠(2-8)联接的丝母(2-7)，下端与链轮(2-11)联接的丝杠(2-8)与升降壳体之间设置关节轴承(2-12)，丝母(2-7)上端设置下板(2-3)，下板(2-3)与设置在钢桥梁(3)上的上板(2-1)联接。

3.按照权利要求2所述的公路钢桥梁沥青混凝土铺装层抗剪抗弯拉测试仪，其特征在于：所说的升降壳体为方管(2-6)，横截面为矩形。

4.按照权利要求1所述的公路钢桥梁沥青混凝土铺装层抗剪抗弯拉测试仪，其特征在于所说的前转臂机构(23)为：前转臂(23-2)的一端设置安装在运动架(8)前侧的前销轴(23-1)、另一端设置在与碾压轮(7)联接的轮轴(25)的前侧，前限位柱(23-3)设置在运动架(8)的前侧。

5.按照权利要求1所述的公路钢桥梁沥青混凝土铺装层抗剪抗弯拉测试仪，其特征在于：所说的后转臂机构(24)与前转臂机构(23)相同。

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