CN112903492A - 一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于土木工程试验的脉动疲劳加载装置，包括底座、竖向承载立柱、反力横梁、用于施加竖向动力荷载的作动器、反力横梁升降机、反力横梁锁、控制横梁升降及支座左右移动的控制器、挡板、横轴、支座、用于左右移动支座位置的支座移动机、支座轨道。本装置通过控制器控制反力横梁上下移动，通过左右两个支座实现被试在水平方向的位置调节。与现有的疲劳加载装置相比，本发明的装置可以根据试验构件的尺寸大小灵活调整支座的位置及反力横梁重心的高度，拓宽了被用于试验的构件形式范围，限制了脉动疲劳过程中加载装置竖向立柱、支座及构件的晃动，提高了试验结果的准确性。与此同时，加载装置组装与拆卸方便，操作简单，易于上手。

Description

一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置

技术领域

本发明属于土木工程结构试验领域，涉及一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置。

背景技术

随着我国国民经济的发展以及为了满足人们对日常出行更高的需求，我国修建了大量的城市立交桥、高速公路、高铁桥梁以及跨海大桥。这些桥梁结构在承受静力荷载的同时，还要承受车辆荷载、风荷载等疲劳荷载的作用。在这些反复循环荷载的作用下，结构的承载能力会产生一定程度的退化，结构的疲劳损伤会随时间的增加而不断增大并最终引起结构失效。

在一些桥面垮塌事故的调查分析中发现，造成桥面垮塌的原因是桥空心板梁因长期承受车辆行驶的荷载作用而发生了疲劳破坏。所以，对一些桥梁结构开展疲劳损伤方面的研究还是很有必要的。国内外的学者主要是通过试验的手段对疲劳问题开展研究。

现有的疲劳试验机，大多都是如下所述的结构形态：承担竖向承载的立柱多是工字型截面，立柱上开有螺栓孔；反力横梁上也开有螺栓孔，反力横梁用螺栓与竖向承载立柱连接；作动器用螺栓固定在反力横梁上；没有专门的加载支座。因此现有的疲劳机存在三点明显的技术缺陷。首先反力横梁高度的升降很麻烦。需要工人先把反力横梁与竖向承载立柱连接的螺栓松开，然后用吊车吊起横梁到合适的高度，最后再用螺栓把反力横梁与承载立柱连接在一起，费时费力的同时也存在安全隐患。第二点就是没有专业用于试验加载、承托试件的支座。现有的设备在进行疲劳试验时，都是在地面上放置两块混凝土墩子，然后把试件放在混凝土墩上以把试件承托起来，当试件有不同尺寸的时候，移动水泥墩就很困难，需要用吊车来吊运。第三点，疲劳试验过程中竖向承载立柱晃动中及试件移动的问题。由于反力横梁的高度不容易升降，在试验的时候操作者就会把混凝土墩子做的特别高，好让作动器能挨到试件；但是由于反力横梁重心高度太高，在作动器施加脉动疲劳荷载的时候，竖向承载立柱晃动得很厉害；另外由于没有专业的支座，试件在疲劳的过程中位置也会发生移动。上述三点技术上的缺陷会大大的影响疲劳试验结果的准确性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术中存在的问题，提出一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置。

本发明的目的通过以下技术方法实现：

一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置，用于加固原有独柱墩桥梁，包括底座1、竖向承载立柱2、反力横梁3、用于施加竖向动力疲劳荷载的作动器4、用于上下移动反力横梁的反力横梁升降机5、反力横梁锁6、控制反力横梁3升降及支座11左右移动的控制器7、挡板8、横轴9、可左右移动位置的支座11、用于左右移动支座11位置的支座移动机10、支座轨道12。其中，作动器4为电液伺服作动器，反力横梁升降机5及支座移动机10由液压提供动力。

进一步地，可以用控制器7上的一对按钮21来控制反力横梁升降机5的上下升降，进而在竖直方向上下移动反力横梁3的位置，反力横梁3上下移动的距离可以在控制器7上左侧的显示屏18上显示，反力横梁升降机5是上下移动反力横梁3的执行机构。

进一步地，反力横梁3的两端设有反力横梁锁6，当反力横梁3移动到合适的位置后，把控制器7上的旋钮24拧到锁紧的状态，反力横梁锁6便夹紧竖向承载立柱2，从而固定反力横梁3的位置。

进一步地，可以用控制器7上的一对按钮22来控制左侧支座移动机10的左右移动进而来左右移动左侧的支座11，左侧的支座11左右移动的距离可以在控制器7上左侧的显示屏19上显示，左侧支座移动机10是左右移动左侧支座11的执行机构，左侧的支座11移动到合适的位置后把控制器7上的旋钮25拧到锁紧的状态，左侧支座11上的轮子14便会锁死，左侧支座11便不能在支座轨道12上左右移动。

进一步地，可以用控制器7上的一对按钮23来控制右侧支座移动机10的左右移动进而来左右移动右侧的支座11，右侧的支座11左右移动的距离可以在控制器7上左侧的显示屏20上显示，右侧支座移动机10是左右移动右侧支座11的执行机构，右侧的支座11移动到合适的位置后把控制器7上的旋钮26拧到锁紧的状态，右侧支座11上的轮子14便会锁死，右侧支座11便不能在支座轨道12上左右移动。

进一步地，横轴9表面是光滑的且从支座11中间穿过，支座11沿着横轴9左右移动。

进一步地，横轴9及支座移动机10固接在两侧的挡板8上。

进一步地，支座11上含有放置铰支座32的沟槽15以及限制构件17移动的弹簧挡板13，支座11下部有轮子14。

进一步地，弹簧挡板13由角钢27、矩形钢板28、两根钢质弹簧29、两块三角形钢板30及螺栓孔31组合而成。

进一步地，两块三角钢板30焊接在角钢27上，两根钢质弹簧29两头分别固接在角钢27及矩形钢板28上。

进一步地，弹簧挡板13用螺栓16固接在支座11上。

进一步地，弹簧挡板13上的矩形钢板28可以随着弹簧的伸缩而移动。

进一步地，作动器4固接在反力横梁3上。

进一步地，底座1、竖向承载立柱2、反力横梁3、挡板8、横轴9、支座轨道12、弹簧挡板13均为钢结构。

有益效果：

1、根据被测构件截面尺寸的不同，本发明的疲劳加载装置可以用控制器简单方便地控制反力横梁升降到合适的位置，摒弃了繁杂的人工升降反力横梁，节省了时间，调高了效率；根据构件尺寸的大小升高或降低反力横梁的高度，避免了竖向承载立柱的晃动问题。

2、本发明的疲劳加载装置带有承托构件的支座，并且支座的位置可以根据被测构件的长度而进行移动调整。

3、支座上有放置铰支座的沟槽，可以防止铰支座在脉动疲劳加载过程中出现移动；支座外侧装有弹簧挡板，可以防止被测构件在脉动疲劳过程中出现滑动及移动的现象。

附图说明

图1、本发明的正视图；

图2、本发明的A-A截面俯视图；

图3、支座正视图；

图4、支座俯视图；

图5、控制器正视图；

图6、构件安装示意图；

图7、弹簧挡板正视图；

图8、弹簧挡板俯视图。

其中：1、底座，2、竖向承载立柱，3、反力横梁，4、作动器，5、反力横梁升降机，6、反力横梁锁，7、控制器，8、挡板，9、横轴，10、支座移动机，11、支座，12、支座轨道，13、弹簧挡板，14、轮子，15沟槽、，16、螺栓，17、构件，18、第一显示屏，19、第二显示屏，20、第三显示屏，21、第一对按钮，22、第二对按钮，23、第三对按钮，24、第一旋钮，25、第二旋钮，26、第三旋钮，27、角钢，28、矩形钢板，29、钢质弹簧，30、三角钢板，31、螺栓孔，32、铰支座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

实施例

一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置，如图1所示，包括：底座1、竖向承载立柱2、反力横梁3、用于施加竖向动力疲劳荷载的作动器4、用于上下移动反力横梁的反力横梁升降机5、反力横梁锁6、控制反力横梁3升降及支座11左右移动的控制器7、挡板8、横轴9、可左右移动位置的支座11、用于左右移动支座11位置的支座移动机10、支座轨道12。其中，作动器4为电液伺服作动器，反力横梁升降机5及支座移动机10由液压提供动力。

如图5和图1所示，可以用控制器7上的一对按钮21来控制反力横梁升降机5的上下升降，进而在竖直方向上下移动反力横梁3的位置，反力横梁3上下移动的距离可以在控制器7上左侧的显示屏18上显示，反力横梁升降机5是上下移动反力横梁3的执行机构。

如图1和图5所示，反力横梁3的两端设有反力横梁锁6，当反力横梁3移动到合适的位置后，把控制器7上的旋钮24拧到锁紧的状态，反力横梁锁6便夹紧竖向承载立柱2，从而固定反力横梁3的位置。

如图5和图1所示，可以用控制器7上的一对按钮22来控制左侧支座移动机10的左右移动进而来左右移动左侧的支座11，左侧的支座11左右移动的距离可以在控制器7上左侧的显示屏19上显示，左侧支座移动机10是左右移动左侧支座11的执行机构，左侧的支座11移动到合适的位置后把控制器7上的旋钮25拧到锁紧的状态，左侧支座11上的轮子14便会锁死，左侧支座11便不能在支座轨道12上左右移动。

如图5和图1所示，可以用控制器7上的一对按钮23来控制右侧支座移动机10的左右移动进而来左右移动右侧的支座11，右侧的支座11左右移动的距离可以在控制器7上左侧的显示屏20上显示，右侧支座移动机10是左右移动右侧支座11的执行机构，右侧的支座11移动到合适的位置后把控制器7上的旋钮26拧到锁紧的状态，右侧支座11上的轮子14便会锁死，右侧支座11便不能在支座轨道12上左右移动。

如图2所示，横轴9表面是光滑的且从支座11中间穿过，支座11沿着横轴9左右移动。

如图1和图2所示，横轴9及支座移动机10固接在两侧的挡板8上。

如图3和图4所示，支座11上含有放置铰支座32的沟槽15以及限制构件17移动的弹簧挡板13，支座11下部有轮子14。

如图7所示，弹簧挡板13由角钢27、矩形钢板28、两根钢质弹簧29、两块三角形钢板30及螺栓孔31组合而成。

如图8所示，两块三角钢板30焊接在角钢27上，两根钢质弹簧29两头分别固接在角钢27及矩形钢板28上。

如图4所示，弹簧挡板13用螺栓16固接在支座11上。

如图8所示，弹簧挡板13上的矩形钢板28可以随着弹簧的伸缩而移动。

如图1所示，作动器4固接在反力横梁3上。

装置里的底座1、竖向承载立柱2、反力横梁3、挡板8、横轴9、支座轨道12、弹簧挡板13均为钢结构。

本实施例中，构件17的截面尺寸为300X450(mm)，长度为2500(mm)。

试验开始之前，把控制器7上的旋钮25拧到松开的状态，然后利用一对按钮22里向左的指示按钮来控制左侧支座移动机10向左移动进而向左移动支座11，当显示屏19上显示1000mm时，把旋钮26拧到锁死的状态；接着把控制器7上的旋钮26拧到松开的状态，然后利用一对按钮23里向右的指示按钮来控制右侧支座移动机10向右移动进而向右移动支座11，当显示屏20上显示1000mm时，把旋钮26拧到锁死的状态；然后把两个铰支座32放置在沟槽15中，接着把构件放在铰支座32上；然后把两个弹簧挡板13分别安装在左右两个支座11上，弹簧挡板13一侧的矩形钢板28跟构件17相接触；把控制器7上的旋钮24拧到松开的状态，按住一对按钮21里向下的指示按钮来控制反力横梁升降机5的下降，进而在竖直方向上下降反力横梁3的位置，待作动器4快与构件17接触时松开一对按钮21里向下指示的按钮，把旋钮24拧到锁死的状态，反力横梁3两端的反力横梁锁6便夹紧竖向承载立柱2，从而固定反力横梁3的位置。下一步就可以开始疲劳试验加载。

如上所述，便能实现本发明。

本发明不限于上述实施例的限制，本领域的技术人员凡是根据本发明方案的启示做出的不脱离本发明范畴的技术变形及改进，均属本专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置，其特征在于：包括底座(1)、竖向承载立柱(2)、反力横梁(3)、作动器(4)、反力横梁升降机(5)、反力横梁锁(6)、控制器(7)、挡板(8)、横轴(9)、支座移动机(10)、支座(11)、支座轨道(12)；底座(1)、竖向承载立柱(2)、反力横梁(3)构成主体框架，竖向承载立柱(2)分别立于底座(1)两端，反力横梁(3)位于两根竖向承载立柱(2)上，反力横梁(3)两端分别连接一反力横梁升降机(5)，反力横梁升降机(5)在控制器(7)的驱动下控制反力横梁(3)上下移动；反力横梁(3)两端分别设有一个反力横梁锁(6)，用于将反力横梁(3)锁定在设定位置；作动器(4)固定于反力横梁(3)上，用于施加竖向动力疲劳荷载；底座(1)设有两个挡板(8)、两组支座移动机(10)、两组支座(11)、一个横轴(9)、一个支座轨道(12)；支座轨道(12)固定在底座(1)上，两个挡板(8)分别固定在底座(1)两侧，用于固定横轴(9)，横轴(9)依次贯穿两组支座(11)，每组支座(11)由一个支座移动机(10)驱动，支座移动机(10)在控制器(7)的驱动下控制支座(11)在支座轨道(12)上左右移动；每组支座(11)上设有一个弹簧挡板(13)，两个弹簧挡板(13)配合使用，在试验过程中，用于防止构件移动。

2.根据权利要求1所述的一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置，其特征在于：控制器(7)上设有第一对按钮(21)用于控制反力横梁升降机(5)的上下升降，控制器(7)上设有第一显示屏(18)用于显示反力横梁(3)上下移动的距离。

3.根据权利要求1所述的一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置，其特征在于：控制器(7)上设有第一旋钮(24)，用于控制反力横梁锁(6)夹紧竖向承载立柱(2)，从而固定反力横梁(3)的位置。

4.根据权利要求1所述的一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置，其特征在于：两组支座(11)下均设有轮子(14)。

5.根据权利要求4所述的一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置，其特征在于：控制器(7)上设有第二对按钮(22)，用于控制一组支座移动机(10)的左右移动，控制器(7)上设有第二显示屏(19)，用于显示对应支座(11)左右移动的距离；控制器(7)上设有第二旋钮(25)，用于锁死对应支座(11)上的轮子(14)。

6.根据权利要求4所述的一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置，其特征在于：控制器(7)上设有第三对按钮(23)，用于控制一组支座移动机(10)的左右移动，控制器(7)上设有第三显示屏(20)，用于显示对应支座(11)左右移动的距离；控制器(7)上设有第三旋钮(26)，用于锁死对应支座(11)上的轮子(14)。

7.根据权利要求1所述的一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置，其特征在于：每组支座(11)上设有放置铰支座(32)的沟槽(15)。

8.根据权利要求1所述的一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置，其特征在于：所述的弹簧挡板(13)由角钢(27)、矩形钢板(28)、两根钢质弹簧(29)、两块三角形钢板(30)及螺栓孔(31)组合而成；两块三角钢板(30)焊接在角钢(27)上，两根钢质弹簧(29)两头分别固接在角钢27及矩形钢板(28)上，矩形钢板(28)随着弹簧(29)的伸缩而移动；弹簧挡板(13)用螺栓(16)固接在支座(11)上。

9.根据权利要求1所述的一种可调节反力横梁高度及支座位置的疲劳加载装置，其特征在于：底座(1)、竖向承载立柱(2)、反力横梁(3)、挡板(8)、横轴(9)、支座轨道(12)、弹簧挡板(13)均为钢结构。

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