CN104748932A - 一种铁路桥梁下部结构自动激励装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路桥梁下部结构自动激励装置，包括使用时将其固定于桥墩顶部的垫石上的主固定支架设计，冲击总成为悬挂式设计，可减小整个激励装置的振动，冲击头的配重以实验所需的冲击力大小自行调配。锤头为牛筋特殊聚酯材料，可在桥墩承受反复冲击时保护桥墩表面。气泵用于提供所需的动力。所述的自动激励装置可调节激励力的大小和频率，对铁路桥梁下部结构以固定频率、确定幅值的力进行自动冲击，方便操作、效率高，可避免激励力的不确定性和不可重复性，因而可利用本装置对铁路桥梁下部结构进行冲击振动试验，并利用固定力作用下的动力响应进行损伤诊断和健康状态监测。

Description

一种铁路桥梁下部结构自动激励装置

技术领域

本发明属于桥梁工程技术装备领域，涉及一种便于进行桥梁下部结构冲击振动试验和健康状态监测的铁路桥梁下部结构自动激励装置。

背景技术

冲击振动试验法是近年来发展起来的一种评估桥梁下部结构健康状态的新方法，其基本原理是用手动操作重锤横向冲击桥墩侧面，不测量力大小，仅测试其速度或者加速度动力响应，然后利用动力响应频谱来判断桥墩是否存在病害。

对于铁路桥梁，重锤一般悬挂在桥梁下人梯横杆或者护栏上。冲击振动试验用的重锤完全由人工手动操作，效率低、费时费力，每次冲击时激励力的大小和频率均不相同，造成桥墩动力响应也不相同，因而不能直接利用动力响应，而是利用动力响应频谱来对桥梁下部结构进行状态评估和损伤诊断。本发明的目的是建立一种桥梁下部结构冲击振动试验专用的自动激励装置，可机械化提升、下降冲击总成，通过气泵提供动力，并可控制激励力的大小和频率，直接利用确定性激励作用下的动力响应对桥梁下部结构健康状态进行监测。

针对现有技术存在的上述不足，提出本发明。

发明内容

鉴于现有铁路桥梁下部结构的冲击振动试验采用人工操作、耗费体力大、效率低，每次冲击试验激励力大小和持续时间均不相同，冲击力频率不能准确控制，因而不能直接通过对比每次冲击响应的方法对桥墩进行状态监测的问题，本发明提供一种使用方便、效率高、可控制激励力大小和频率的铁路桥梁下部结构自动激励装置。

为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：一种铁路桥梁下部结构自动激励装置，包括一固定在桥墩顶部垫石上的固定装置，固定装置一端固定在桥墩顶部，一端伸出桥墩顶部外侧，固定装置位于桥墩顶部外侧的部分安装有一调节装置，调节装置下部安装有冲击总成；其中，

固定装置包括主固定支架3，主固定支架3的一端通过紧固件6固定在桥墩顶部垫石2上，一端伸出桥墩顶部外侧，伸出桥墩顶部一侧安装有若干支撑横杆7；

调节装置包括安装在支撑横杆7上的四个挂钩5，以及一升降活动支架4，挂钩5的底端安装有冲击总成9，升降活动支架4用于调节冲击总成9距桥墩的距离，升降活动支架4上安装有支撑横杆7，升降活动支架4上设有一滑轮组8，拉绳11通过升降滑轮组8实现对冲击总成9的提升和下降；挂钩5悬挂于支撑横杆7上，用于固定冲击总成9并可调节其上下高度；

冲击总成包括总成后底板14、气缸15、气缸固定板16、冲击配重块17、导向滑块18、冲击头19、总成前底板20、导向支撑杆21、气缸固定杆22、快速返程导气接头23和快速主推力接头24；其中，总成后底板14和总成前底板20通过导向支撑杆21连接，气缸15通过气缸固定杆22固定于总成后底板14和气缸固定板16之间，气缸15前后两端分别设有快速返程导气接头23和快速主推力接头24，气缸前端为可根据所需的冲击力大小确定数目的冲击配重块17，导向滑块18与导向支撑杆21连接并可沿导向支撑杆21纵向滑动，以实现对冲击配重块17起导向作用，冲击头19顶端为牛筋聚酯材料，用于在桥墩承受反复冲击时保护桥墩表面；总成前底板20开设有限制冲击头19的冲击范围的导向孔；

还包括一电控箱12用于控制气泵13，为冲击总成9提供动力。

本发明的有益效果是：通过该装置可以方便对桥梁下部结构进行自动激励，实现冲击力大小和频率的准确控制，节省人力，提高效率。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1为本发明铁路桥梁下部结构自动激励装置的结构示意图；

图2为图1中冲击总成的结构示意图。

具体实施方式

以下结合图1和图2对本发明的实施例进行说明。本发明的铁路桥梁下部结构自动激励装置包括主固定支架3、升降活动支架4、挂钩5、主支架紧固件6、支撑横杆7、升降滑轮8、冲击总成9、导气管10、拉绳11、电控箱12和气泵13。其中主固定支架3，试验时放置在墩顶支撑垫石2处，主固定支架3可通过螺孔调节长度和宽度以适应支撑垫石2的实际尺寸，主固定支架紧固件6通过螺栓孔将主固定支架3和支撑垫石2紧固；升降活动支架4主要用于调节冲击总成9距桥墩的距离，它通过螺栓与主固定支架3连接。升降活动支架4通过支撑横杆7组装成一整体，升降活动支架4上设有一滑轮组8，拉绳11通过升降滑轮组8实现对冲击总成9的提升和下降。挂钩5共四根，悬挂于支撑横杆7上，用于固定冲击总成9并可调节其上下高度。电控箱12是控制装置，其上的控制开关用于接通气泵13为冲击总成9提供动力。

冲击总成包括总成后底板14、气缸15、气缸固定板16、冲击配重块17、导向滑块18、冲击头19、总成前底板20、导向支撑杆21、气缸固定杆22、快速返程导气接头23和快速主推力接头24。其中总成后底板14和总成前底板20通过导向支撑杆21连接，气缸15通过气缸固定杆22固定于总成后底板14和气缸固定板16之间，气缸15前后两端分别设有快速返程导气接头23和快速主推力接头24，气缸前端为冲击配重块17，可根据所需的冲击力大小确定其数目。导向滑块18与导向支撑杆21连接并可沿其纵向滑动，以实现对冲击配重块17起导向作用，冲击头19顶端为牛筋特殊聚酯材料，用于在桥墩承受反复冲击时保护桥墩表面。总成前底板20可限制冲击头19的冲击范围。

本实施例的具体工作过程叙述如下：

试验时，先将部分独立的构件吊到桥梁的桥墩顶部，然后按照如下步骤进行操作装置组装和冲击操作：

步骤1)将主固定支架3固定在桥墩1墩顶，用主支架紧固件6将主固定支架3与支撑垫石2紧固；

步骤2)根据现场情况将升降活动支架4与主固定支架3连接至恰当位置，并用支撑横杆7将其固定；

步骤3)将升降挂钩支架5连接到支撑横杆7，并用螺栓紧固，为后续起吊冲击总成等设备做好准备工作；

步骤4)将导气管10的一端与冲击总成7连接好后，根据所需的冲击力大小配置质量块，将冲击总成9放至主升降活动支架4正下方地面处；

步骤5)用拉绳11通过升降滑轮8将冲击总成9提升至试验位置处，并用螺栓将冲击总成固定至升降挂钩支架5；

步骤6)将电控箱12与气泵13放置在地势较平坦且方便操作处，将导气管10的另一端与电控箱12相连，电控箱12与气泵13相连；

步骤7)打开电控箱12的操作开关，气泵13通过电控箱12向冲击总成9提供动力，冲击总成9即对桥墩进行冲击，若需改变冲击力大小只需改变冲击总成9的质量块数目。可以通过程序控制冲击力的频率。

用该装置对铁路桥梁下部结构进行冲击振动试验可避免人工操作重锤时冲击力大小和频率的不确定性，实现用固定幅值和固定频率的力对桥墩进行冲击，从而实现用动力响应对桥梁下部结构健康状态进行监测。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果，可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种铁路桥梁下部结构自动激励装置，其特征在于，包括一固定在桥墩顶部垫石上的固定装置，固定装置一端固定在桥墩顶部，一端伸出桥墩顶部外侧，固定装置位于桥墩顶部外侧的部分安装有一调节装置，调节装置下部安装有冲击总成；其中，固定装置包括主固定支架(3)，主固定支架(3)的一端通过紧固件(6)固定在桥墩顶部垫石(2)上，一端伸出桥墩顶部外侧，伸出桥墩顶部一侧安装有若干支撑横杆(7)；

调节装置包括安装在支撑横杆(7)上的四个挂钩(5)，以及一升降活动支架(4)，挂钩(5)的底端安装有冲击总成(9)，升降活动支架(4)用于调节冲击总成(9)距桥墩的距离，升降活动支架(4)上安装有支撑横杆(7)，升降活动支架(4)上设有一滑轮组(8)，拉绳(11)通过升降滑轮组(8)实现对冲击总成(9)的提升和下降；挂钩(5)悬挂于支撑横杆(7)上，用于固定冲击总成(9)并可调节其上下高度；

冲击总成包括总成后底板(14)、气缸(15)、气缸固定板(16)、冲击配重块(17)、导向滑块(18)、冲击头(19)、总成前底板(20)、导向支撑杆(21)、气缸固定杆(22)、快速返程导气接头(23)和快速主推力接头(24)；其中，总成后底板(14)和总成前底板(20)通过导向支撑杆(21)连接，气缸(15)通过气缸固定杆(22)固定于总成后底板(14)和气缸固定板(16)之间，气缸(15)前后两端分别设有快速返程导气接头(23)和快速主推力接头(24)，气缸前端为可根据所需的冲击力大小确定数目的冲击配重块(17)，导向滑块(18)与导向支撑杆(21)连接并可沿导向支撑杆(21)纵向滑动，以实现对冲击配重块(17)起导向作用，冲击头(19)顶端为牛筋聚酯材料，用于在桥墩承受反复冲击时保护桥墩表面；总成前底板(20)开设有限制冲击头(19)的冲击范围的导向孔；

还包括一电控箱(12)用于控制气泵(13)为冲击总成(9)提供动力。