CN110231213A - 一种桥梁静载试验台 - Google Patents

Abstract

公开了一种桥梁静载试验台，包括反力架、端横梁、桥梁支座、杠杆梁、千斤顶、千斤顶横梁和竖拉杆，试验时，桥梁通过桥梁支座安放在杠杆梁上，杠杆梁放置在地面上，端横梁与反力架连接，杠杆梁通过竖拉杆与反力架连接，千斤顶固定连接在反力架下方，千斤顶放置在桥梁和千斤顶横梁之间，从而使试验台和桥梁组成的系统实现内力自平衡。反力架包括上层反力架和下层反力架，上层反力架与下层反力架可拆卸地连接，通过调整反力架的层数可以使试验台适用于常规静载试验及高荷载的破坏试验，并通过合理的结构设计很好地解决了试验台支座中心线与桥梁腹板中心线不对齐的问题。

Description

一种桥梁静载试验台

技术领域

本发明涉及桥梁静载试验技术领域，具体涉及一种桥梁静载试验台。

背景技术

在桥梁建设工程中，需要抽取一定数量的制造完成的桥梁进行静载试验，以确保制造的桥梁质量达到相关的技术要求。静载试验台是对桥梁静载试验提供试验荷载的装置。目前应用的静载试验台大多数为采用内力自平衡原理设计的普通钢结构试验台，其存在的主要缺点为：

(1)在进行箱梁试验时，需要在桥梁的翼板上开孔用于穿过竖拉杆，对桥梁产生了不必要的损伤；

(2)部分采用杠杆和自平衡原理设计的免开孔静载试验台只适用于常规静载试验，常规静载试验的试验荷载远远小于破坏试验的试验荷载，而高荷载的破坏试验尚无可重复使用的静载试验台；

(3)目前免开孔普通钢结构静载试验台无法很好地解决试验台支座中心线与腹板中线不对齐的问题，影响试验结果的准确性。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种可以适用于多个千斤顶施加高荷载的桥梁静载破坏试验台，该试验台通过调整反力架的层数以适用于常规静载试验及高荷载的破坏试验，并通过合理的结构设计很好地解决了试验台支座中心线与桥梁腹板中心线不对齐的问题。

本发明实施例提供了一种桥梁静载试验台，包括：

反力架，位于桥梁的上方；

两个端横梁，每个所述端横梁与所述反力架的一个端部固定连接；

至少四个桥梁支座，在所述桥梁两端的下方分别布置一组所述桥梁支座，两组所述桥梁支座数目相等，且每组所述桥梁支座在所述桥梁腹板截面中心线两侧对称布置；

杠杆梁，放置在地面上，所述桥梁通过所述桥梁支座安放在所述杠杆梁上；

多个千斤顶，被配置为对所述试验桥梁施加荷载，所述千斤顶放置在所述桥梁上；

多个千斤顶横梁，固定安装在所述反力架的下方，多个所述千斤顶横梁与多个所述千斤顶相对应，所述千斤顶横梁被配置为与所述千斤顶接触；以及

多个竖拉杆，固定连接所述端横梁和所述杠杆梁，从而使所述桥梁静载试验台和所述桥梁组成闭合力系结构；

其中，所述杠杆梁的一端与所述竖拉杆连接，另一端沿所述桥梁的轴向方向延伸。

优选地，所述反力架包括：

下层反力架，两端与所述端横梁固定连接，所述下层反力架包括第一反力梁和第二反力梁；以及

上层反力架，位于所述下层反力架的正上方，所述上层反力架可拆卸地与所述下层反力架连接，所述下层反力架包括第三反力梁和第四反力梁；

其中，所述第三反力梁位于所述第一反力梁的正上方，所述第四反力梁位于所述第二反力梁的正上方；

所述第一反力梁和所述第二反力梁对称分布在所述桥梁的腹板中心线的两侧，所述第三反力梁和所述第四反力梁对称分布在所述桥梁的腹板中心线的两侧；

每个所述端横梁的两端分别垂直地与所述第一反力梁和所述第二反力梁的一个端部固定连接；

所述上层反力架在试验条件满足第一条件的情况下与所述下层反力架连接。

优选地，所述下层反力架还包括多个下层横撑，所述下层横撑的两端分别与所述第一反力梁和所述第二反力梁固定连接，用于保持所述第一反力梁与所述第二反力梁之间的水平距离在第一范围；

所述上层反力架还包括多个上层横撑，所述上层横撑的两端分别与所述第三反力梁和所述第四反力梁固定连接，用于保持所述第三反力梁与所述第四反力梁之间的水平距离在第二范围。

优选地，所述竖拉杆包括多个位于所述桥梁腹板第一侧的第一竖拉杆和多个位于所述桥梁腹板第二侧的第二竖拉杆，所述多个第一竖拉杆的合力中心线偏离所述第一反力梁横截面的合力中心线，所述多个第二竖拉杆的合力中心线偏离所述第二反力梁的横截面的合力中心线。

优选地，所述第一至第四反力梁为桁架、型钢梁、箱梁或梁桁组合结构中的一种。

优选地，所述竖拉杆的合力中心线与所述桥梁支座的中心线组成的平面与所述桥梁的轴线相平行，所述千斤顶的加载中心线与所述千斤顶加载处的所述桥梁的横截面的腹板中心线重合。

优选地，所述桥梁静载试验台具有四个所述杠杆梁，四个所述杠杆梁对称设置在所述桥梁的两个端部的下方，且在腹板中心线的两端对称布置；

其中，所述四个杠杆梁各自独立放置在地面上，不相互连接。

优选地，所述桥梁静载试验台还包括抗扭支腿，垂直于所述桥梁的轴线方向与所述杠杆梁固定连接，从而为所述桥梁静载试验台提供抗扭支撑。

优选地，所述下层反力架还包括端部试验辅助杆件，固定连接在所述第一反力梁和第二反力梁的端部，用于使所述桥梁静载试验台满足对所述桥梁端部进行静载试验的需要。

本发明实施例的桥梁静载试验台包括反力架、端横梁、桥梁支座、杠杆梁、千斤顶、千斤顶横梁和竖拉杆，试验时，桥梁通过桥梁支座安放在杠杆梁上，杠杆梁放置在地面上，端横梁与反力架连接，杠杆梁通过竖拉杆与反力架连接，千斤顶固定连接在反力架下方，千斤顶放置在桥梁和千斤顶横梁之间，从而使试验台和桥梁组成的系统实现内力自平衡。反力架包括上层反力架和下层反力架，上层反力架与下层反力架可拆卸地连接，通过调整反力架的层数可以使试验台适用于常规静载试验及高荷载的破坏试验，并通过合理的结构设计很好地解决了试验台支座中心线与桥梁腹板中心线不对齐的问题。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的桥梁静载试验台的立体结构示意图；

图2是本发明实施例的桥梁静载试验台的主视图；

图3是本发明实施例的桥梁静载试验台的侧视图；

图4是本发明实施例的桥梁静载试验台的B处局部放大图；

图5是本发明实施例的桥梁静载试验台的A处局部放大图；

图6是本发明实施例的桥梁静载试验台的杠杆梁和抗扭支腿的连接结构示意图；

附图标记说明：

1-反力架；11-下层反力架；111-第一反力梁；112-第二反力梁；12-上层反力架；121-第三反力梁；122-第四反力梁；13-下层横撑；14-上层横撑；15-端部试验辅助杆件；2-桥梁；3-端横梁；4-桥梁支座；5-杠杆梁；6-千斤顶；7-千斤顶横梁；8-竖拉杆；9-抗扭支腿。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。

为易于说明，诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等等的空间相关术语在此被用于描述图中例示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解的是，空间相关术语可意欲包含设备在使用或操作中的除图中描绘的方位之外的不同的方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件于是将被定位为在该其它元件或特征“上方”。因而，示例术语“下方”能包含上方和下方的方位二者。设备可以以其它方式被定向(旋转90度或处于其它方位)，并且在此使用的空间相关描述词应该被相应地解释。

图1是本发明实施例的桥梁静载试验台的立体结构示意图，图2是本发明实施例的桥梁静载试验台的主视图，图3是本发明实施例的桥梁静载试验台的侧视图。如图1-图3所示，桥梁静载试验台包括反力架1、端横梁3、桥梁支座4、杠杆梁5、千斤顶6、千斤顶横梁7和竖拉杆8。四个桥梁支座4对称分布在桥梁2两端的下方，桥梁2通过桥梁支座4安放在杠杆梁5上，杠杆梁5放置在地面上。千斤顶横梁7固定在反力架1的下方，千斤顶6放置在桥梁2的上方并与千斤顶横梁7相对应。两个端横梁3分别固定在反力架1的两端，多个竖拉杆8固定连接端横梁3和杠杆梁5。静载试验时，千斤顶6的一端抵接桥梁2，另一端抵接千斤顶横梁7，通过改变千斤顶6的行程对桥梁2施加荷载，由桥梁静载试验台和桥梁2组成的系统所受的千斤顶6的荷载在系统内完成平衡。

反力架1包括上层反力架12和下层反力架11，下层反力架11包括第一反力梁111和第二反力梁112，上层反力架12包括第三反力梁121和第四反力梁122。第三反力梁121放置在第一反力梁111的正上方，第四反力梁122放置在第二反力梁112的正上方。第一至第四反力梁可以为桁架、型钢梁、箱梁或梁桁组合结构。在本实施例中，第一至第四反力梁均为桁架，采用桁架结构能够在保证刚度的条件下减轻第一至第四反力梁的重量。下层反力架11还包括下层横撑13和端部试验辅助杆件15，上层反力架12还包括上层横撑14。下层横撑13垂直于第一反力梁111和第二反力梁112，两端分别与第一反力梁111和第二反力梁112固定连接，以在水平方向上支撑第一反力梁111和第二反力梁112，保持第一反力梁111和第二反力梁112之间的距离，增强下层反力架11的刚度。第一反力梁111和第二反力梁112之间可设置多个下层横撑13，以进一步增强下层反力架11的刚度，本领域技术人员可根据具体试验条件对下层横撑13的设置数量和布置位置进行优化设计。基于类似的原因，第三反力梁121和第四反力梁122之间垂直地固定连接多个上层横撑14，上层横撑14的设置数量和布置位置也可以根据试验条件进行调整。端部试验辅助杆件15设置在第一反力梁111和第二反力梁112的两端，在第一反力梁111和第二反力梁112的每榀桁架上纵向设置，与桁架的横杆相垂直。设置端部试验辅助杆件15可以增强下层桁架端部的抗弯性能，从而可以满足对桥梁2端部进行静载试验的要求。上层反力架12和下层反力架11之间通过螺栓连接，通过布置在上层反力架12桁架下弦杆下翼缘与下层反力架11桁架上弦杆上翼缘之间的螺栓，将上下两层桁架连接成一个整体。当然，本领域技术人员也可以采用其他能够保证连接强度的固定连接方式，如销连接等。在进行常规静载试验时，可以只设置下层反力架11，上层反力架12不与下层反力架11连接，只设置下层反力架11足以承受常规静载试验的荷载。当需要进行重荷载的静载试验，如桥梁2的破坏试验时，将上层反力架12与下层反力架11连接，增加反力架的强度，使得反力架1能够承受较重的试验荷载。必要时，本领域技术人员可以增加上层反力架12的数量，以进一步增加反力架1的刚度，从而能够承受更大的试验荷载。当然，将上层反力架12和下层反力架11连接后，桥梁静载试验台也能进行桥梁2的常规静载试验。

端横梁3可以为箱梁、型钢梁、桁架或梁桁组合结构的一种，竖拉杆8可以为钢板、型钢、钢绞线等能承受较大拉力的材料。在本实施例中，端横梁3采用箱梁。两个端横梁3分别布置在下层反力架11两端的下方，端横梁3的两端分别连接第一反力梁111和第二反力梁112，连接方式可采用铰接，或其他便于调整端横梁3位置的连接方式。端横梁3上开有多个能够供竖拉杆8通过的孔，竖拉杆8的一端穿过端横梁3的孔后通过螺母固定，竖拉杆8的另一端穿过杠杆梁5上的孔后通过螺母固定，在进行静载试验时，竖拉杆8承受拉力。竖拉杆8通过端横梁3固定可以避免在桥梁2上开孔，从而对桥梁2造成不必要的损伤。本领域技术人员也可设计其他形式的竖拉杆8连接方案。

图4是本发明实施例的桥梁静载试验台的B处局部放大图。所述竖拉杆8包括多个位于桥梁2腹板第一侧的第一竖拉杆和多个位于桥梁2腹板第二侧的第二竖拉杆，第一竖拉杆的合力中心线偏离所述第一反力梁111横截面的合力中心线，第二竖拉杆的合力中心线偏离所述第二反力梁112的横截面的合力中心线，即第一竖拉杆或第二竖拉杆的合力中心线相对于第一反力梁111或第二反力梁112的横截面的合力中心线更靠近桥梁2的腹板中心线，如图4所示。前述竖拉杆8的设置位置可以减小下层反力架11的弯曲形变，即提高了第一竖拉杆和第二竖拉杆之间的下层反力架11部分抗弯性能，从而提高了反力架1的整体刚度。

在本实施例中，杠杆梁5有四个，均匀分布在桥梁2两端的下方，并在桥梁2腹板中心线的两端对称布置。杠杆梁5的一端与竖拉杆8连接，另一端沿桥梁2的轴向方向延伸，杠杆梁5的外形近似靴形，支撑面较大，能够保证足够的支撑力。四个杠杆梁5放置在地面上，各自独立，不相互连接成整体，从而能够便于调整杠杆梁5的位置以适应桥梁2腹板的位置，并且能保证竖拉杆8与端横梁3和杠杆梁5保持垂直，防止竖拉杆8在试验过程中收到较大横向剪力而被破坏，从而保证试验过程的安全。

图5是本发明实施例的桥梁静载试验台的A处局部放大图。如图5所示，桥梁支座4放置在桥梁2两端的下方，并放置在杠杆梁5上。桥梁支座4可以为圆柱体，或其他与桥梁2和杠杆梁5的接触面平整并适于稳定支撑桥梁2的其他形状。竖拉杆8的合力中心线与所述桥梁支座4的中心线组成的平面与所述桥梁2的轴线相平行，以确保实验过程中桥梁静载试验台和桥梁2受力平衡。

图6是本发明实施例的桥梁静载试验台的杠杆梁和抗扭支腿的连接结构示意图。在本实施例中，桥梁静载试验台还包括四个抗扭支腿9。如图6所示，每个抗扭支腿9垂直于桥梁2的轴线方向与杠杆梁5固定连接，且抗扭支腿9与杠杆梁5的连接位置位于杠杆梁5靠近桥梁2腹板中心线的一侧。杠杆梁5与抗扭支腿9之间可以采取螺栓连接、销连接或其他连接方式。设置抗扭支腿9为杠杆梁5提供了侧向的支撑，可改善杠杆梁5两侧受力不均的问题，增强桥梁静载试验台的稳定性。

如图1-图3所示，千斤顶横梁7固定连接在下层反力架11的下方，两端分别连接第一反力梁111和第二反力梁112并与第一反力梁111和第二反力梁112垂直。千斤顶6放置在千斤顶横梁7的正下方，并处于桥梁2腹板中心线的正上方。试验时，千斤顶6的两端分别抵接在桥梁2和千斤顶横梁7上，千斤顶6的加载中心线与千斤顶6加载处的所桥梁2的横截面的腹板中心线重合。千斤顶横梁7的位置与千斤顶6的位置一一对应，千斤顶6及千斤顶横梁7的布置位置和数目可根据试验前对桥梁2的受力计算分析确定。

在桥梁静载试验的过程中，千斤顶6输出的试验荷载的传递路线为：千斤顶6——千斤顶横梁7——反力架1——端横梁3——竖拉杆8——杠杆梁5——桥梁支座4——桥梁2——千斤顶6，实现了在桥梁静载试验台和桥梁2组成的系统中的内力的平衡。

本发明实施例的桥梁静载试验台包括反力架、端横梁、桥梁支座、杠杆梁、千斤顶、千斤顶横梁和竖拉杆，将桥梁通过桥梁支座安放在杠杆梁上，杠杆梁放置在地面上，端横梁与反力架连接，杠杆梁通过竖拉杆与反力架连接，千斤顶固定连接在反力架下方，千斤顶放置在桥梁和千斤顶横梁之间，从而使试验台和桥梁组成的系统实现内力自平衡。反力架包括上层反力架和下层反力架，上层反力架与下层反力架可拆卸地连接，通过调整反力架的层数可以使试验台适用于常规静载试验及高荷载的破坏试验，并通过合理的结构设计很好地解决了试验台支座中心线与桥梁腹板中心线不对齐的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种桥梁静载试验台，其特征在于，包括：

反力架(1)，位于桥梁(2)的上方；

两个端横梁(3)，每个所述端横梁(3)与所述反力架(1)的一个端部固定连接；

至少四个桥梁支座(4)，在所述桥梁(2)两端的下方分别布置一组所述桥梁支座(4)，两组所述桥梁支座(4)数目相等，且每组所述桥梁支座(4)在所述桥梁(2)腹板截面中心线两侧对称布置；

杠杆梁(5)，放置在地面上，所述桥梁(2)通过所述桥梁支座(4)安放在所述杠杆梁(5)上；

多个千斤顶(6)，被配置为对所述桥梁(2)施加荷载，所述千斤顶(6)放置在所述桥梁(2)上；

多个千斤顶横梁(7)，固定安装在所述反力架(1)的下方，多个所述千斤顶横梁(7)与多个所述千斤顶(6)相对应，所述千斤顶横梁(7)被配置为与所述千斤顶(6)接触；以及

多个竖拉杆(8)，固定连接所述端横梁(3)和所述杠杆梁(5)，从而使所述桥梁静载试验台和所述桥梁(2)组成闭合力系结构；

其中，所述杠杆梁(5)的一端与所述竖拉杆(8)连接，另一端沿所述桥梁(2)的轴向方向延伸。

2.根据权利要求1所述的桥梁静载试验台，其特征在于，所述反力架(1)包括：

下层反力架(11)，两端与所述端横梁(3)固定连接，所述下层反力架(11)包括第一反力梁(111)和第二反力梁(112)；以及

上层反力架(12)，位于所述下层反力架(11)的正上方，所述上层反力架(12)可拆卸地与所述下层反力架(11)连接，所述下层反力架(11)包括第三反力梁(121)和第四反力梁(122)；

其中，所述第三反力梁(121)位于所述第一反力梁(111)的正上方，所述第四反力梁(122)位于所述第二反力梁(112)的正上方；

所述第一反力梁(111)和所述第二反力梁(112)对称分布在所述桥梁(2)的腹板中心线的两侧，所述第三反力梁(121)和所述第四反力梁(122)对称分布在所述桥梁(2)的腹板中心线的两侧；

每个所述端横梁(3)的两端分别垂直地与所述第一反力梁(111)和所述第二反力梁(112)的一个端部固定连接；

所述上层反力架(12)在试验条件满足第一条件的情况下与所述下层反力架(11)连接。

3.根据权利要求2所述的桥梁静载试验台，其特征在于，所述下层反力架(11)还包括多个下层横撑(13)，所述下层横撑(13)的两端分别与所述第一反力梁(111)和所述第二反力梁(112)固定连接，用于保持所述第一反力梁(111)与所述第二反力梁(112)之间的水平距离在第一范围；

所述上层反力架(12)还包括多个上层横撑(14)，所述上层横撑(14)的两端分别与所述第三反力梁(121)和所述第四反力梁(122)固定连接，用于保持所述第三反力梁(121)与所述第四反力梁(122)之间的水平距离在第二范围。

4.根据权利要求2所述的桥梁静载试验台，其特征在于，所述竖拉杆(8)包括多个位于所述桥梁(2)腹板第一侧的第一竖拉杆和多个位于所述桥梁(2)腹板第二侧的第二竖拉杆，所述多个第一竖拉杆的合力中心线偏离所述第一反力梁(111)横截面的合力中心线，所述多个第二竖拉杆的合力中心线偏离所述第二反力梁(112)的横截面的合力中心线。

5.根据权利要求2所述的桥梁静载试验台，其特征在于，所述第一至第四反力梁为桁架、型钢梁、箱梁或梁桁组合结构中的一种。

6.根据权利要求1所述的桥梁静载试验台，其特征在于，所述竖拉杆(8)的合力中心线与所述桥梁支座(4)的中心线组成的平面与所述桥梁(2)的轴线相平行，所述千斤顶(6)的加载中心线与所述千斤顶(6)加载处的所述桥梁(2)的横截面的腹板中心线重合。

7.根据权利要求1所述的桥梁静载试验台，其特征在于，所述桥梁静载试验台具有四个所述杠杆梁(5)，四个所述杠杆梁(5)对称设置在所述桥梁(2)的两个端部的下方，且在腹板中心线的两端对称布置；

其中，所述四个杠杆梁(5)各自独立放置在地面上，不相互连接。

8.根据权利要求1所述的桥梁静载试验台，其特征在于，所述桥梁静载试验台还包括抗扭支腿(9)，垂直于所述桥梁(2)的轴线方向与所述杠杆梁(5)固定连接，从而为所述桥梁静载试验台提供抗扭支撑。

9.根据权利要求1所述的桥梁静载试验台，其特征在于，所述下层反力架(11)还包括端部试验辅助杆件(15)，固定连接在所述第一反力梁(111)和第二反力梁(112)的端部，用于使所述桥梁静载试验台满足对所述桥梁(2)端部进行静载试验的需要。