CN203310590U - 一种用于桥面板动力检测的自由落锤反弹控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于桥面板动力检测的自由落锤反弹控制装置，包括支撑机构、落锤机构，它还包括反弹控制机构；落锤机构与支撑机构连接，反弹控制机构连接在支撑机构上。本实用新型结构简单，成本低廉，运输携带方便；使用机械或者电磁铁的方法控制了落锤的反弹，使锤头与桥面板不会发生第二次接触，从而得到理想的单个脉冲信号；构件之间主要通过螺栓连接，可现场拼装和拆卸，拆卸后可放入家用轿车后备箱内，使用方便。

Description

一种用于桥面板动力检测的自由落锤反弹控制装置

技术领域

本实用新型涉及桥面板检测领域，尤其涉及一种用于桥面板动力检测的自由落锤反弹控制装置。

背景技术

建国至今，我国修筑了大量的桥梁，许多桥梁已经使用40年以上，受外界因素和人为因素的影响，需要定期对桥梁结构进行健康监控和性能评估。通常的检测方法就是依靠视觉检查，但随着土木科学的发展，学者们逐渐意识到目前桥梁结构以目测评估为主的检测评估方法不可靠。

比较有效的检测评估方法是进行结构识别。结构识别是指利用试验数据校验的模型来进行与参数相关的结构反应预测。结构识别的范式被描述为理论-试验-决策的六步综合圆，它包括：(1)通过观察结构对象建立总体概念；(2)建立初始有限元模型；(3) 进行结构实验；(4)分析、验证和阐述测试数据；(5)模型校验和参数识别；(6) 利用校验的模型进行决策和预测。通过可控载荷试验对桥梁进行识别，需要专家知识和大量资金的支持，这一定程度上限制了基于结构识别的结构状况评估的发展。

在结构识别的第3步中，桥梁结构的可控试验包括静载实验，外部动力激励试验(FVT)或者两者的结合。外部激励试验是一种强大的实验工具，它也是唯一的一种能够得到模态质量和模态柔度的方法。不同的外部动力激励试验（FVT）方法包括偏心质量激振器测试，电动激励器测试，瞬态释放测试，多参考点脉冲锤击激励(MRIT)和步进式松弛激励等等。其中，MRIT技术能够快速有效地在桥梁上实施，并且能够得到重复性较好的高质量的频率响应函数(FRF)，因此得到广大工程师和研究者的欢迎。

从目前国内外运用MRIT技术的锤击工具来看，主要有手持式力锤和落锤两种。手持式力锤由人挥动力锤施加激励，操作简便，缺点是每次施加的锤击力难以保证相同，锤击力也较小，同时受到锤击者使用经验的影响较大。落锤则利用具有锤头的质量块垂直自由下落，撞击结构表面而获得脉冲锤击力。由于质量块质量可调和下落高度一定，落锤能够产生可重复的可调节大小的冲击荷载。如美国Model shop公司制作的Swedish hammer是公开出售的一种产品。

落锤的实用新型解决了手持式力锤锤击力小且难以控制的问题，但相比手持式力锤，它很笨重且锤头冲击总伴随着反弹的发生。解决锤头反弹是一个难题。美国Model shop公司制作的Swedish hammer，利用弹簧吸收冲击能量成功解决了反弹问题，但由于弹簧的存在，降低了其脉冲力，并造成脉冲时域信号的延时，这样就影响了锤击力能够提供的有效频带宽度。因此，Swedish hammer能提供锤击力还不到20KN，而有效频带宽度限制在30Hz以内，这对于中小型桥梁的测试是不够的。

发明内容

本实用新型要解决的问题是：克服现有技术的不足，提出了一种结构简单，成本低，便于携带，能有效控制落锤落下后锤头反弹问题的自由落锤反弹控制装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的方案是: 一种用于桥面板动力检测的自由落锤反弹控制装置，包括支撑机构、落锤机构，它还包括反弹控制机构；落锤机构与支撑机构连接，反弹控制机构连接在支撑机构上。

作为优选，所述支撑机构包括顶部水平支撑钢板、底部水平支撑钢板、支撑钢架和一对滑块导轨，顶部水平支撑钢板、底部水平支撑钢板和支撑钢架通过螺栓固定构成一个框型的整体，滑块导轨的两端通过螺栓连接顶部水平支撑钢板和底部水平支撑钢板。

作为优选，所述落锤机构包括左右对称的滑块、加载平台和力传感器，力传感器固定在加载平台的底部，两个滑块通过螺栓分别固定在加载平台的两面，滑块套在滑块导轨上。

作为优选，所述反弹控制机构包括支撑角钢、橡胶垫块、水平可移动撑杆、弹簧、圆导杆、触发机构和螺栓，水平可移动撑杆横向放置，两端连接在支撑钢架上，水平可移动撑杆的中间位置设有触碰头；支撑角钢通过螺栓连接在支撑钢架上，橡胶垫块水平放在支撑角钢上，支撑角钢侧面设有一圆孔，圆导杆的一端穿过圆孔与橡胶垫块固连，圆导杆的另一端设有凹槽；在圆导杆上，支撑角钢和橡胶垫块之间套装有弹簧；触发机构是由卡位杆、水平角支撑架、传力杆、触发杆和竖向角支撑架组成的三杆联动机构，竖向角支撑架的上端面固定在支撑角钢的底面，水平角支撑架的右端面固定在支撑角钢的外侧面，触发杆通过铆钉与竖向角支撑架铰接，传力杆通过铆钉分别与触发杆和卡位杆铰接，卡位杆的中部铰接水平角支撑架，卡位杆的末端有一个尖钩，尖钩卡在圆导杆的凹槽上；所述反弹控制机构设有一对，对称分布在底部水平支撑钢板两端；所述支撑机构的支撑钢架上钻取不同高度的螺栓孔。

作为优选，所述反弹控制机构包括两对左右对称的电磁铁和电磁铁触发头，电磁铁触发头固定在支撑机构的底部水平支撑钢板上，一对电磁铁连接在底部水平支撑钢板的两端，另一对电磁铁连接在支撑机构的顶部水平支撑钢板底面的两端。

作为优选，所述反弹控制机构包括电磁铁和电磁铁固定支架，电磁铁通过电磁铁固定支架固定在支撑机构上。

与现有技术相比，本实用新型结构简单，成本低廉，运输携带方便；使用机械或者电磁铁的方法控制了落锤的反弹，使锤头与桥面板不会发生第二次接触，从而得到理想的单个脉冲信号；构件之间主要通过螺栓连接，可现场拼装和拆卸，拆卸后可放入家用轿车后备箱内，使用方便。

附图说明

图1是反弹控制装置实施例1的反弹控制装置的立体透视图；

图2是反弹控制装置实施例1的反弹控制装置立体图；

图3是反弹控制装置实施例1的钢架支撑和反弹控制机构的立体图；

图4是反弹控制装置实施例1的钢架支撑和反弹控制机构的立体透视图；

图5是反弹控制装置实施例1的反弹控制机构的立体图；

图6是反弹控制装置实施例1的反弹控制机构的立体透视图；

图7是反弹控制装置实施例1的反弹控制机构的正立面图；

图8是反弹控制装置实施例2的反弹控制装置立体图；

图9是反弹控制装置实施例2的反弹控制装置立体透视图；

图10是反弹控制装置实施例3的反弹控制装置立体图；

图11是反弹控制装置实施例3的反弹控制装置立体透视图。

具体实施方式

现在结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细的说明。

实施例1

参照附图1-7，本实施例包括支撑机构、落锤机构，它还包括反弹控制机构6；落锤机构与支撑机构连接，反弹控制机构连接在支撑机构上。

支撑机构包括顶部水平支撑钢板1、底部水平支撑钢板7、支撑钢架2和一对滑块导轨3，顶部水平支撑钢板1和底部水平支撑钢板7是一对中空的矩形钢板，支撑钢架2采用角钢，在顶部水平支撑钢板1和底部水平支撑钢板7侧面钻有螺栓孔，可以和支撑钢架2通过螺栓连接，形成外围承重框架。滑块导轨3的两端通过螺栓连接顶部水平支撑钢板1和底部水平支撑钢板7，用于引导落锤机构在竖直方向自由下落。

落锤机构像一个提篮，由滑块10和加载平台4组成，可以固定力传感器5，形成一个落锤；滑块10通过螺栓固定在加载平台4上，力传感器5固定在加载平台4的底部；加载平台4的上部可以放置加重片以调节落锤质量；滑块10与滑块导轨3连接，用于引导落锤机构在竖直方向自由下落。

反弹控制机构由支撑角钢16、橡胶垫块14、水平可移动撑杆15、弹簧17、圆导杆18、触发机构19和螺栓组成；水平可移动撑杆15横向放置，两端连接在支撑机构上，水平可移动撑杆15的中间位置设有触碰头26；支撑角钢16通过螺栓连接在支撑机构上，橡胶垫块14水平放在支撑角钢16上，支撑角钢16侧面设有一圆孔，圆导杆18的一端穿过圆孔与橡胶垫块14通过螺栓连接，弹簧17被压缩套在圆导杆18在支撑角钢16和橡胶垫块14中间部分，圆导杆18的另一端设有凹槽；触发机构是由卡位杆20、水平角支撑架21、传力杆22、触发杆23和竖向角支撑架25组成的三杆联动机构，竖向角支撑架25固定在支撑角钢16的底面，水平角支撑架21固定在支撑角钢16的侧面，触发杆23通过铆钉与竖向角支撑架25铰接，传力杆22通过铆钉与触发杆23和卡位杆20铰接，卡位杆20的中部铰接水平角支撑架21，卡位杆20的末端有一个尖钩，卡在圆导杆18的凹槽上；反弹控制机构通过螺栓固定在支撑机构上，左右两边对称布置；支撑机构的支撑钢架2上钻取不同高度的螺栓孔可以调节反弹控制机构6离地面的距离，因此可以适用于不同冲击力的反弹控制。

底部水平支撑钢架7上通过螺栓连接了轮胎8，使整个反弹控制装置可以方便的推动。

本实施例的反弹控制装置具体工作流程如下：

使用时，将落锤机构沿着滑块导轨3上提到指定位置，然后松手，使其沿着滑块导轨3自由下落；落锤机构在下落时碰到触发杆23，使其绕竖向角支撑架25顺时针方向转动，通过传力杆22后使卡位杆20绕水平角支撑架21逆时针转动，从而使卡位杆20从圆导杆18末端凹槽处滑落下来；弹簧17接触约束力后伸长，推动橡胶垫块14和水平可移动撑杆15前进，直至水平可移动撑杆15被支撑钢架2抵住，此时，橡胶垫块14右端到达支撑角钢16右端，弹簧17扔处于压缩状态；落锤机构在与底面接触后发生反弹，当落锤机构反弹至一定高度时，与水平可移动撑杆15中点处触碰头相碰，使水平可移动撑杆15发生转动而脱离橡胶垫块14，最终，弹簧17继续伸长推动橡胶垫块14继续前进抱住提篮机构，这样便实现了落锤的反弹控制。

实施例2

参照附图8、图9，本实施例与实施例1的区别在于：支撑机构和落锤机构相同，唯一不同的是反弹控制机构；所述反弹控制机构包括两对左右对称的电磁铁34和电磁铁触发头，电磁铁触发头固定在支撑机构的底部水平支撑钢板上，一对电磁铁34连接在底部水平支撑钢板7的两端，另一对电磁铁连接在落锤机构底面的两端；当落锤第一次接触地面后触碰到电磁铁触发头，使电磁铁通电，并保持落锤机构上的电磁铁34与底部水平支撑钢板7上的电磁铁所带的电极相同，这样，在同性相斥的原理下，落锤机构收到向上的力而不会与地面发生第二次触碰，实现了落锤的反弹控制。

实施例3

参照附图10、图11，本实施例与实施例1的区别在于：支撑机构和落锤机构相同，唯一不同的是反弹控制机构；所述反弹控制机构由电磁铁33、电磁铁固定支架35和电磁铁开关组成，电磁铁33通过固定支架35固定在钢架支撑上，电磁铁开关固定在支撑机构的底部水平支撑钢板7上；当落锤第一次接触地面后，电磁铁33开关被打开，利用电磁引力使得两侧向的电磁铁33能够把加载平台4抱住，实现了落锤的反弹控制。

Claims (6)

1.一种用于桥面板动力检测的自由落锤反弹控制装置，包括支撑机构、落锤机构，其特征在于：它还包括反弹控制机构；落锤机构与支撑机构连接，反弹控制机构连接在支撑机构上。

2.根据权利要求1所述一种用于桥面板动力检测的自由落锤反弹控制装置，其特征在于：所述支撑机构包括顶部水平支撑钢板、底部水平支撑钢板、支撑钢架和一对滑块导轨，顶部水平支撑钢板、底部水平支撑钢板和支撑钢架通过螺栓固定构成一个框型的整体，滑块导轨的两端通过螺栓连接顶部水平支撑钢板和底部水平支撑钢板。

3.根据权利要求1所述一种用于桥面板动力检测的自由落锤反弹控制装置，其特征在于：所述落锤机构包括左右对称的滑块、加载平台和力传感器，力传感器固定在加载平台的底部，两个滑块通过螺栓分别固定在加载平台的两面，滑块套在滑块导轨上。

4.根据权利要求1所述一种用于桥面板动力检测的自由落锤反弹控制装置，其特征在于：所述反弹控制机构包括支撑角钢、橡胶垫块、水平可移动撑杆、弹簧、圆导杆、触发机构和螺栓，水平可移动撑杆横向放置，两端连接在支撑钢架上，水平可移动撑杆的中间位置设有触碰头；支撑角钢通过螺栓连接在支撑钢架上，橡胶垫块水平放在支撑角钢上，支撑角钢侧面设有一圆孔，圆导杆的一端穿过圆孔与橡胶垫块固连，圆导杆的另一端设有凹槽；在圆导杆上，支撑角钢和橡胶垫块之间套装有弹簧；触发机构是由卡位杆、水平角支撑架、传力杆、触发杆和竖向角支撑架组成的三杆联动机构，竖向角支撑架的上端面固定在支撑角钢的底面，水平角支撑架的右端面固定在支撑角钢的外侧面，触发杆通过铆钉与竖向角支撑架铰接，传力杆通过铆钉分别与触发杆和卡位杆铰接，卡位杆的中部铰接水平角支撑架，卡位杆的末端有一个尖钩，尖钩卡在圆导杆的凹槽上；所述反弹控制机构设有一对，对称分布在底部水平支撑钢板两端；所述支撑机构的支撑钢架上钻取不同高度的螺栓孔。

5.根据权利要求1所述一种用于桥面板动力检测的自由落锤反弹控制装置，其特征在于：所述反弹控制机构包括两对左右对称的电磁铁和电磁铁触发头，电磁铁触发头固定在支撑机构的底部水平支撑钢板上，一对电磁铁连接在底部水平支撑钢板的两端，另一对电磁铁连接在支撑机构的顶部水平支撑钢板底面的两端。

6.根据权利要求1所述一种用于桥面板动力检测的自由落锤反弹控制装置，其特征在于：所述反弹控制机构包括电磁铁和电磁铁固定支架，电磁铁通过电磁铁固定支架固定在支撑机构上。

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