CN103196645A - 一种桥梁结构突发损伤的模拟装置 - Google Patents

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孙增寿
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Zhengzhou Changfa Electronic Science & Technology Co Ltd
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Zhengzhou Changfa Electronic Science & Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种桥梁结构突发损伤的模拟装置，模拟装置包括一端固定在梁上翼缘板上而另一端固定在梁下翼缘板下部附加垫板上的弹簧、与弹簧串联的电池组和用于测量弹簧电压的电压表；在固定弹簧位置处的梁下翼缘板上设置有损伤缺口；弹簧、电池组和电压表组成闭合电路。本发明设计简洁，制备方便，可用来验证各种结构健康检测方法的优劣和适用性，记录的桥梁结构损伤时刻较为准确。

Description

一种桥梁结构突发损伤的模拟装置
技术领域
本发明涉及桥梁结构健康监测和损伤检测的设备领域，尤其涉及一种桥梁结构突发损伤的模拟装置。
背景技术
近年来随着我国改革开放和经济的持续快速发展，新建桥梁数量飞速增加。但是，交通货运量也急剧增加，超速、超重车辆行驶等新要求、新矛盾越来越突出。这些复杂桥梁结构在服役期间，受环境腐蚀、自然灾害、人为因素及结构本身疲劳破坏等因素影响，往往会产生或大或小的损伤，威胁桥梁结构的运营安全，甚至导致灾难性的事故。
桥梁结构损伤具有瞬间性和不被察觉性，通常很难预知桥梁在使用过程中有没有损伤。而人们总是期望对结构损伤的发生和发展做到防微杜渐，防患于未然。
目前，往往通过损伤前后的结构响应信号识别结构损伤，但在结构损伤初期，结构的损伤程度较小，损伤前后结构响应信号及指标的变化较小，往往难以识别结构的损伤情况。同时，当前方法往往忽略了一个重要事件，即桥梁结构损伤时刻，结构性能会发生突变，结构响应信号及其指标也会发生突变。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种桥梁结构突发损伤的模拟装置，能够用来验证各种结构健康检测方法的优劣和适用性，记录的结构损伤时刻较为准确。
为解决上述技术问题，本发明提供一种桥梁结构突发损伤的模拟装置，该模拟装置包括一端固定在梁上翼缘板上而另一端固定在梁下翼缘板下部的附加垫板上的弹簧、与弹簧串联的电池组和用于测量弹簧电压的电压表；在固定弹簧位置处的梁下翼缘板上设置有损伤缺口；弹簧、电池组和电压表组成闭合电路。
可选的，弹簧共两个，分别间隔设置在梁上翼缘板和梁下翼缘板之间。
可选的，弹簧通过别针与附加垫板固定连接。
可选的，附加垫板的材质是金属钢。
可选的，损伤缺口的宽度是5mm，深度是5-10mm。
可选的，附加垫板的宽度是5-20mm，长度是损伤缺口宽度的10倍。
与现有技术相比，本发明设计简洁，制备方便，通过设置的弹簧、电池组和电压表，能够较准确的模拟出桥梁结构突发损伤和损伤时刻，可以方便的验证各种结构健康监测和损伤检测方法的优劣和适用性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的弹簧与电池组和电压表的连接示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，本发明提供一种桥梁结构突发损伤的模拟装置，模拟装置包括一端固定在梁上翼缘板1上而另一端固定在梁下翼缘板5下部的附加垫板7上的弹簧3、与弹簧3串联的电池组4和用于测量弹簧3电压的电压表2；在固定弹簧3位置处的梁下翼缘板5上设置有损伤缺口6；弹簧3、电池组4和电压表2组成闭合电路。优选的，弹簧3共两个，分别间隔设置在梁上翼缘板1和梁下翼缘板5之间，能够更好的准确模拟记录桥梁结构的突发损伤和损伤时刻。优选的，弹簧3通过别针与附加垫板7固定连接，可以方便的抽出别针使附加垫板7脱离弹簧3，准确记录弹簧3释放的时刻。优选的，附加垫板7的材质是金属钢，能够更准确的模拟桥梁结构。优选的，损伤缺口6的宽度是5mm，深度是5-20mm，附加垫板7的宽度是5-20mm，长度是损伤缺口6宽度的10倍。
首先在桥梁的梁下翼缘板5上切割两个小缺口，做为损伤缺口6；然后在桥梁的梁上翼缘板1和梁下翼缘板5之间间隔竖直安装和张紧两个弹簧3，弹簧3一端固定在桥梁的梁上翼缘板1上，另一端用别针固定在梁下翼缘板5下部的附加垫板7上，附加垫板7采用金属钢材质；弹簧3的直线段直接伸入到梁上翼缘板1、梁下翼缘板5和附加垫板7，附加垫板7的厚度与梁上翼缘板1和梁下翼缘板5的厚度相同，附加垫板7与梁下翼缘板5紧贴；附加垫板7宽度等于损伤缺口6深度，长度等于损伤缺口6宽度的10倍；附加垫板7的外侧与梁下翼缘板5外侧平齐。在桥梁振动过程中将别针快速拉出以释放预拉弹簧3，附加垫板7脱落，桥梁的刚度在这一时刻发生突变，即桥梁突然发生损伤。
为了准确设定损伤时刻，对每组弹簧形成一个电子线路，别针作为开关，弹簧3作为电阻，使用电池组4供给电压，在桥梁振动过程中，在别针拉出的同时测量弹簧3的电压剧烈变化，准确记录弹簧释放的时刻，即结构损伤时刻。
本发明在桥梁振动过程中，通过将别针快速拉出以释放预拉弹簧，使附加钢垫板脱落，模拟桥梁结构突然发生损伤，较好地模拟桥梁结构振动过程中的突发损伤情况，方法简单，制作方便，成本低廉；可用来验证各种结构健康监测方法和损伤检测方法的优劣和适用性；采用由每组弹簧形成的电子线路，在别针拉出的同时测量电压剧烈变化，所记录的弹簧释放时刻即桥梁的结构损伤时刻较为准确。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种桥梁结构突发损伤的模拟装置，其特征在于：所述模拟装置包括一端固定在梁上翼缘板上而另一端固定在梁下翼缘板下部的附加垫板上的弹簧、与弹簧串联的电池组和用于测量弹簧电压的电压表；在固定所述弹簧位置处的梁下翼缘板设置有损伤缺口；所述弹簧、电池组和电压表组成闭合电路。
2.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于：所述弹簧共两个，分别间隔设置在梁上翼缘板和梁下翼缘板之间。
3.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于：所述弹簧通过别针与附加垫板固定连接。
4.根据权利要求3所述的模拟装置，其特征在于：所述附加垫板的材质是金属钢。
5.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于：所述损伤缺口的宽度是5mm，深度是5-20mm。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的模拟装置，其特征在于：所述附加垫板的宽度是5-20mm，长度是损伤缺口宽度的10倍。
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Title
孙增寿 等: ""基于小波包分析的框架结构损伤识别"", 《防灾减灾工程学报》 *

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