CN105067207A - 简支梁挠度测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路领域，公开了一种简支梁挠度测试装置及方法，其中所述测试装置包括：第一、第二位移传感器，用于测试所述简支梁截面传感器所在位置的第一、第二纵桥向位移；以及数据处理装置，用于根据所述第一、第二纵桥向位移及所述第一、第二位移传感器之间的竖向高度得出所述简支梁截面的转角，以获得所述简支梁挠度。该测试装置或方法在测试时能够不受地形、水文条件的限制，并且能够消除共振、风荷载对测试系统的影响。

Description

简支梁挠度测试装置及方法

技术领域

本发明涉及铁路领域，具体地，涉及一种简支梁挠度测试装置及方法。

背景技术

铁路桥梁运营阶段，梁体竖向刚度应满足《铁路桥梁鉴定规范》的相关规定。简支梁运营性能检验中，一般通过直接测试简支梁挠度的方式，来进一步计算梁体竖向刚度。现有的简支梁挠度测试方法包括：

(1)支架测试法。通常在梁底需搭设脚手架测试平台，在测试平台与梁底之间安装位移传感器，直接测量梁体挠度。

(2)悬吊钢丝测试法。通过在梁底悬吊钢丝，钢丝下方悬挂吊锤，吊锤下方安装位移传感器测量梁体挠度。

(3)光电测挠法。在梁体测试部位安装信号光源，在规定的视角范围内架设光电测挠仪，通过光学原理测量梁体挠度。

在上述方法中，支架测试法需要在梁底需搭设测试平台，成本投入多、作业难度大、准备时间长，对于高墩情况支架受支架稳定性和桥址风荷载的影响，测试精度较低。悬吊钢丝测试法受桥址水文条件限制，当梁跨下方存在水流时该方法不适用；钢丝悬吊系统受钢丝的直径和长度的影响，中低墩桥梁挠度测试时，可能发生共振现象，高墩桥梁挠度测试时，受桥址风向和强度影响较大，使得测试精度较低。光电测挠法测试精度较低，受测量夹角的限制，需提供满足测量夹角的测站安装地形条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种简支梁挠度测试装置及方法，其在测试时能够不受地形、水文条件的限制，并且能够消除共振、风荷载对测试系统的影响。

为了实现上述目的，本发明提供一种简支梁挠度测试装置，该测试装置包括：第一位移传感器，用于测试所述简支梁的截面在上端测点处的第一纵桥向位移；第二位移传感器，用于测试所述简支梁截面在下端测点处的第二纵桥向位移；以及数据处理装置，根据所述第一纵桥向位移、所述第二纵桥向位移及所述上端测点和所述下端测点之间的竖向高度得出所述简支梁截面的转角，以获得所述简支梁挠度。

相应地，本发明还提供一种简支梁挠度测试方法，该方法包括：测试所述简支梁的截面在上端测点处的第一纵桥向位移；测试所述简支梁截面在下端测点处的第二纵桥向位移；以及根据所述第一纵桥向位移、所述第二纵桥向位移及所述上端测点和所述下端测点之间的竖向高度得出所述简支梁截面的转角，以获得所述简支梁挠度。

通过上述技术方案，提供一种通过计算简支梁截面的转角而间接计算简支梁挠度的装置及方法，该装置及方法的测试结果与现有的测试技术的结果相一致，并且能够不受地形、水文条件的限制而进行测试，并且能够消除共振、风荷载对测试系统的影响。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了本发明所提供的简支梁挠度测试装置的结构示意图；

图2示出了本发明所提供的简支梁挠度测试装置的位移传感器安装的横截面示意图；

图3示出了本发明所提供的简支梁挠度测试装置的测试原理图；

图4示出了本发明所提供的简支梁挠度测试装置分别在简支梁两端的安装示意图；以及

图5示出了图4中A部分的放大示意图。

附图标记说明

100简支梁梁体21第一位移传感器

22第二位移传感器30数据处理装置

31竖向杆件32水平杆件

4螺栓5粘胶剂

61第一接触角钢62第二接触角钢

63第一平面贴块

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1示出了本发明所提供的简支梁挠度测试装置的结构示意图。如图1所示，简支梁挠度测试装置至少包括：第一位移传感器21，用于测试所述简支梁的截面在上端测点处的第一纵桥向位移；第二位移传感器22，用于测试所述简支梁截面在下端测点处的第二纵桥向位移；以及数据处理装置30，根据所述第一纵桥向位移、所述第二纵桥向位移及所述上端测点和所述下端测点之间的竖向高度得出所述简支梁截面的转角，以获得所述简支梁挠度。

图2示出了本发明所提供的简支梁挠度测试装置的位移传感器安装的横截面示意图。如图2所示，第一位移传感器21和第二位移传感器22应位于简支梁梁端截面的同一侧，即测试简支梁一端截面的转角所需的位移测点应布置在该端测试截面上。将同一梁端测试截面的上、下端测点间的竖向高度记为h。图3示出了本发明所提供的简支梁挠度测试装置的测试原理图，如图3所示，第一位移传感器21测量的简支梁的截面在上端测点处的第一纵桥向位移记为S1，第二位移传感器22测量的简支梁的截面在下端测点处的第二纵桥向位移记为S2，则简支梁截面的转角Θ可以根据下式进行计算，

$\mathrm{\Θ}=\arctan \left(\frac{\left|S1\right|+\left|S2\right|}{h}\right)---\left(1\right)$

简支梁挠度与该简支梁截面的转角Θ符合一定规律的转换关系，因此，可以根据该转换关系计算出简支梁挠度。

其中，第一位移传感器21和第二位移传感器22可以是接触式电子位移计或者其他类型的位移传感器，并无特定限制。并且位移传感器的数量可以多于两个。

图4示出了本发明所提供的简支梁挠度测试装置分别在简支梁两端的安装示意图。如图4所示，测试装置还可以包括：固定支架，固定在所述简支梁梁端附近的桥墩上，用于固定所述第一位移传感器21和所述第二位移传感器22。该固定支架可以包括：竖向杆件31，所述第一位移传感器21和所述第二位移传感器22固定在该竖向杆件31上；以及水平杆件32，与所述竖向杆件31垂直连结，并固定在桥墩之上。其中可以根据所需测试的简支梁的截面尺寸及梁端墩台的现场情况而进行加工固定支架的竖向杆件31和水平杆件32，并且固定支架的竖向杆件31和水平杆件32的安装位置需要满足第一位移传感器21和第二位移传感器22的安装及拆卸。

其中，固定支架可以固定在简支梁梁缝附件位置处，用于固定第一位移传感器21和第二位移传感器22，并提供一定纵桥向和横桥向刚度，以避免在列车荷载下产生共振或较大振动。

加工水平杆件32时可以在水平杆件32上预留螺栓孔，以便水平杆件32可以通过螺栓4固定在桥墩之上。

此外，水平杆件32也可以通过粘胶剂5粘接在桥墩之上，粘胶剂5固化后具备胶体刚度大、粘结牢靠、耐久性好的特性。但是，水平杆件32的固定方式并无特定限制。

进一步参考图4，挠度测试装置还可以包括：第一接触角钢61，固定在上端测点处，用于提供第一位移传感器21与简支梁截面的接触面；以及第二接触角钢62，固定在下端测点处，用于提供第二位移传感器22与简支梁截面的接触面。第一接触角钢61和第二接触角钢62可以是L型接触角钢，接触角钢与位移传感器的接触面应垂直安装。在安装挠度测试装置时，可以先安装接触角钢，首先选取适当的简支梁截面，沿同一截面竖向布置两个接触角钢，接触角钢之间的竖向距离应该最大化。然后在与角钢位置处安装位移传感器。

图5示出了图4中A部分的放大示意图。如图5所示，挠度测试装置还可以包括：第一平面贴块63，安装在第一接触角钢61与第一位移传感器21的接触面上，该第一平面贴块用于在简支梁截面产生转角时，使第一位移传感器顺利滑动21，以降低测试误差，提高测试精度。相应地，挠度测试装置还可以包括：第二平面贴块(图中未示出)，安装在第二接触角钢62与第二位移传感器22的接触面上，该第二平面贴块用于在简支梁截面产生转角时，使第二位移传感器22顺利滑动。

其中第一平面贴块63和第二平面贴块可以是平面玻璃块，但是并不限于此。

相应地，本发明还提供一种简支梁挠度测试方法，该方法包括：测试所述简支梁的截面在上端测点处的第一纵桥向位移；测试所述简支梁截面在下端测点处的第二纵桥向位移；以及根据所述第一纵桥向位移、所述第二纵桥向位移及所述上端测点和所述下端测点之间的竖向高度得出所述简支梁截面的转角，以获得所述简支梁挠度。

简支梁挠度测试方法的相应测试原理与上文中简支梁挠度测试装置的测试原理类似，这里不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种简支梁挠度测试装置，其特征在于，该测试装置包括：

第一位移传感器，用于测试所述简支梁的截面在上端测点处的第一纵桥向位移；

第二位移传感器，用于测试所述简支梁截面在下端测点处的第二纵桥向位移；以及

数据处理装置，根据所述第一纵桥向位移、所述第二纵桥向位移及所述上端测点和所述下端测点之间的竖向高度得出所述简支梁截面的转角，以获得所述简支梁挠度。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述数据处理装置还用于根据所述第一纵桥向位移和所述第二纵桥向位移的绝对值之和及所述竖向高度得出所述简支梁截面的转角，以获得所述简支梁挠度。

3.根据权利要求1或2所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括：

固定支架，固定在所述简支梁梁端桥墩顶面，用于安装并固定所述第一位移传感器和所述第二位移传感器。

4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述固定支架包括：

竖向杆件，所述第一位移传感器和所述第二位移传感器固定在该竖向杆件上；以及

水平杆件，与所述竖向杆件垂直连结，并固定在所述桥墩顶面之上。

5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述水平杆件通过螺栓固定在所述桥墩顶面之上。

6.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述水平杆件通过粘胶剂与所述桥墩顶面粘接。

7.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括：

第一接触角钢，固定在所述上端测点处，用于提供所述第一位移传感器与所述简支梁测试截面的接触面；以及

第二接触角钢，固定在所述下端测点处，用于提供所述第二位移传感器与所述简支梁测试截面的接触面。

8.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括：

第一平面贴块，安装在所述第一接触角钢与所述第一位移传感器的接触面上，该第一平面贴块用于在产生所述转角时，使所述第一位移传感器顺利滑动；以及

第二平面贴块，安装在所述第二接触角钢与所述第二位移传感器的接触面上，该第二平面贴块用于在产生所述转角时，使所述第二位移传感器顺利滑动。

9.一种简支梁挠度测试方法，其特征在于，该方法包括：

测试所述简支梁的截面在上端测点处的第一纵桥向位移；

测试所述简支梁截面在下端测点处的第二纵桥向位移；以及

根据所述第一纵桥向位移、所述第二纵桥向位移及所述上端测点和所述下端测点之间的竖向高度得出所述简支梁截面的转角，以获得所述简支梁挠度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述第一纵桥向位移和所述第二纵桥向位移的绝对值之和及所述竖向高度得出所述简支梁截面的转角，以获得所述简支梁挠度。