CN203310597U - 一种用于桥面板动力检测的自由落锤装置 - Google Patents

Abstract

一种用于桥面板动力检测的自由落锤装置，包括平支撑机构，提篮机构和滑块导轨机构；水平支撑机构与滑块导轨机构固接在一起，提篮机构与滑块导轨机构通过滑块连接，提篮机构可以沿着滑块导轨机构自由下滑。本实用新型结构简单紧凑，成本低廉，携带方便；落锤装置各个机构之间均通过螺栓进行连接，可进行拆卸和装拼，便于装载和运输；落锤装置的加载平台上可以装载重物，通过落锤重量的自由调整，实现脉冲锤击力大小的调整。

Description

一种用于桥面板动力检测的自由落锤装置

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。此外，现有落锤装置为了实现反弹控制，都付出了十分昂贵的代价。同时由于落锤装置的笨重，要搬运至桥梁上，也必须借助于专门的运输工具，这也给落锤的使用带来了极大的不便。

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紧凑，携带方便的用于桥面板动力检测的自由落锤装置。

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装置，包括水平支撑机构，竖向支撑机构，提篮机构和滑块导轨机构；竖向支撑机构固接水平支撑机构，水平支撑机构与滑块导轨机构固接，提篮机构 与滑块导轨机构通过滑块连接。

作为优选，水平支撑机构由顶部水平支撑钢板和底部水平支撑钢板组成，顶部水平支撑钢板和底部水平支撑钢板的两端通过螺栓固接滑块导轨机构。

作为优选，竖向支撑机构包括四根竖向支撑架，通过螺栓固接在顶部水平支撑钢板和底部水平支撑钢板的四个角。

竖向支撑架是角钢架、圆钢架、工字型钢架、槽钢架等竖向支撑钢架。

作为优选，滑块导轨机构包括两根直线光轴导轨、两个滑块和四个导轨卧式支架，滑块装在直线光轴导轨上，导轨卧式支架固定在直线光轴导轨的两端，导轨卧式支架通过螺栓固定连接顶部水平支撑钢板和底部水平支撑钢板。

作为优选，提篮机构包括提杆、加载平台、力传感器，加载平台包括一块水平钢板和两块左右对称的竖直钢板，两块竖直钢板直接垂直焊接在水平钢板的两端；提杆连接在两块竖直钢板的顶端，提杆和加载平台构成提篮状结构，力传感器固定在加载平台水平钢板底端；滑块通过螺栓固定在两块竖直钢板上，两块竖直钢板上通过滑块与直线光轴导轨连接滑动。

水平支撑机构的底部水平支撑钢板的底部通过螺栓外接四个小滑轮。

与现有技术相比，本实用新型结构简单紧凑，成本低廉，携带方便；落锤装置各个机构之间均通过螺栓进行连接，可进行拆卸和装拼；落锤装置的加载平台上可以装载重物，通过落锤重量的自由调整，实现脉冲锤击力大小的调整。

附图说明

图1是本实用新型的自由落锤装置的立体结构示意图。

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。

参照附图，本实施例所述的一种用于桥面板动力检测的自由落锤装置，包括水平支撑机构，竖向支撑机构，提篮机构和滑块导轨机构；竖向支撑机构固接水平支撑机构，水平支撑机构与滑块导轨机构固接，提篮机构通过滑块5与滑块导轨机构连接。

水平支撑机构由顶部水平支撑钢板1和底部水平支撑钢板8组成，水平支撑机构通过螺栓固接滑块导轨机构。

竖向支撑机构包括四根竖向支撑架10，通过螺栓固接在顶部水平支撑钢板1和底部水平支撑钢板8的四个角；竖向支撑架10可以采用角钢架。

滑块导轨机构包括两根直线光轴导轨3、两个滑块5和四个导轨卧式支架2，滑块5装在直线光轴导轨3上，导轨卧式支架2固定在直线光轴导轨3的两端，导轨卧式支架2通过螺栓固定连接水平支撑机构。滑块导轨机构的两根直线光轴导轨3、四个导轨卧式支架2与水平支撑机构的顶部水平支撑钢板1、底部水平支撑钢板8通过螺栓固为一体。

提篮机构包括提杆4、加载平台6、力传感器7，加载平台6包括一块水平钢板和两块左右对称的竖直钢板，两块竖直钢板底端可以焊接在水平钢板上，也可以通过将水平钢板压弯得到；提杆4连接在两块竖直钢板的顶端，提杆4和加载平台6构成提篮状，力传感器7固定在加载平台水平钢板底端；滑块5通过螺栓固定在两块竖直钢板上。滑块5在直线光轴导轨3上滑动时可以带动整个提篮机构在直线光轴导轨上上下移动。

水平支撑机构的底部水平支撑钢板8的底部通过螺栓外接四个小滑轮9，可以让自由落锤装置方便的移动。

导轨卧式支架2和直线光轴导轨3的高度控制在1.2米左右，构件之间通过螺栓连接，可以现场拼装和拆卸，拆卸后可放入家用轿车的后备箱内，使用方便。

为了更进一步理解本实用新型的优点及有益效果，下面结合附图说明其工作原理及工作过程。

不在使用状态时，提篮机构通过滑块5滑到直线光轴导轨3的底端，置于水平支撑机构的底部水平支撑钢板8上。

使用时，在提篮机构的加载平台上放上不同重量的质量块，将提篮机构提升到一定位置后松开，提篮机构自由下落，提篮机构下落到最底部的时候，力传感器7撞击结构表面会获得脉冲锤击力。

通过调整提篮机构的垂直自由下落高度和提篮机构质量块的重量，使自由落锤装置产生可重复的可调节大小的冲击载荷，提高了动力测试的信噪比，以适用不同的桥梁测试需要或同一桥梁不同力大小测试需要。

Claims (7)

1.一种用于桥面板动力检测的自由落锤装置，其特征在于：它包括水平支撑机构，竖向支撑机构，提篮机构和滑块导轨机构；竖向支撑机构固接水平支撑机构，水平支撑机构与滑块导轨机构固接在一起，提篮机构通过滑块与滑块导轨机构通过滑块连接。

2.根据权利要求1所述的用于桥面板动力检测的自由落锤装置，其特征在于：所述水平支撑机构由顶部水平支撑钢板和底部水平支撑钢板组成，水平支撑机构通过螺栓固接滑块导轨机构。

3.根据权利要求1所述的用于桥面板动力检测的自由落锤装置，其特征在于：所述竖向支撑机构包括四根竖向支撑架，通过螺栓固接在顶部水平支撑钢板和底部水平支撑钢板的四个角。

4.根据权利要求3所述的用于桥面板动力检测的自由落锤装置，其特征在于：所述竖向支撑架是角钢架、圆钢架或工字型钢架。

5.根据权利要求1所述的用于桥面板动力检测的自由落锤装置，其特征在于：所述滑块导轨机构包括两根直线光轴导轨、两个滑块和四个导轨卧式支架，滑块装在直线光轴导轨上，导轨卧式支架固定在直线光轴导轨的两端，导轨卧式支架通过螺栓固定连接顶部水平支撑钢板和底部水平支撑钢板。

6.根据权利要求1所述的用于桥面板动力检测的自由落锤装置，其特征在于:所述提篮机构包括提杆、加载平台、力传感器，加载平台包括一块水平钢板和两块左右对称的竖直钢板，提杆连接在两块竖直钢板的顶端，提杆和加载平台构成提篮状，力传感器固定在加载平台水平钢板底端；滑块通过螺栓固定在两块竖直钢板上。

7.根据权利要求2所述的用于桥面板动力检测的自由落锤装置，其特征在于：所述底部水平支撑钢板的底部通过螺栓外接四个小滑轮。

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