CN212621437U - 一种用于mb模数式桥梁伸缩装置的试验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备，属于路桥检测技术领域，以解决现有试验设备可测参数不齐全、试验效率低、样品受力点欠合理、检测项目合格与否的判定依据不完整的问题。装置包括试样固定装置、拉压装置、载荷装置、测控装置；试样固定装置包括设置在试验台上的移动台座和固定台座，试样固定在移动台座和固定台座之间。本实用新型通过设备研发，配套方法和判定标准，形成了针对MB模数式桥梁伸缩装置的专门试验设备和方法，具有重要的推广意义。

Description

一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备

技术领域

本实用新型属于路桥检测技术领域，具体涉及一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备。

背景技术

为了防止公路桥梁伸缩装置的病害，早期预防的主要措施为加强伸缩装置进场质量控制，即加强型式检验质量控制力度。MB模数式桥梁伸缩装置在我国西北部省区应用较多，交通运输行业现行公路桥梁伸缩装置型式检验标准JT/T327-2016《公路桥梁伸缩装置通用技术条件》对MB模数式桥梁伸缩装置的变形性能、最大水平摩阻力、每单元最大竖向变形偏差、错位性能、承载能力极限状态验算、承载性能、橡胶密封带夹持性能等常规项目给出了试验检测方法及部分性能要求。

但在具体的试验中，相关型式检测设备和评判标准有诸多问题需进一步明确。

试验设备方面：

试验设备样品夹具设计欠合理，MB模数式伸缩装置的伸缩位移箱内部构造独特，水平拉伸或压缩位移箱时，位移箱内侧壁摩擦相对较小，最大水平摩阻力能精确检测，但水平拉伸或压缩试验时若夹持部位不是位移箱，位移箱内侧壁摩擦将会很大，在现行规范要求的最大水平摩阻力内，试验可操作性差。现有技术中的MB模数式桥梁伸缩装置相关试验设备存在可测参数不齐全、试验效率低、样品受力点欠合理等问题，且目前无专用的与试验设备配套的承载性能试验配件，而试验加载方式又会极大地影响到试验结果。

试验方法方面：

1)现行规范未具体最大水平摩阻力等试验样品的夹持方式与受力部位，不合理的样品的夹持方式与试验受力部位会极大影响试验结果。

2)试验规程中多缝模数式伸缩装置中橡胶密封带的个数与最大水平摩阻力是线性关系，但橡胶密封带的弹性收缩力与伸缩装置的摩阻力不成线性关系，伸缩位移箱的摩阻力与伸缩装置的摩阻力近似成线性关系。

3)《公路桥梁伸缩装置通用技术条件》(JT/T327-2016)没有给出检测MB模数式伸缩装置装配公差等参数的操作方法。

4)现行规范中伸缩装置的极限状态验算要求以及附录D中最不利加载位置均在伸缩装置处于最大开口状态时获得，但承载性能试验没有给定钢加载板及橡胶板的尺寸，也没有考虑轮载着地面积在双缝或多缝伸缩装置各纵梁上的最不利分配面积；另外，附录D中模拟轮载的静力作用时，加载方向与铅锤方向的角度为16.7°，采用了竖向轮载与水平向摩擦力的合力方向，但加荷的大小依然取轮载，显然欠合理。

5）MB模数式桥梁伸缩装置的型式检验中，没有检测设计伸缩量的指标，不能判断MB模数式桥梁伸缩装置是否满足使用要求，致使拉伸或压缩时最大水平摩阻力、纵向错位试验、竖向错位试验、拉伸或压缩时变形均匀性等项目检测中合格与否的判定依据不完整。

因此，现有技术中的MB模数式桥梁伸缩装置相关试验方法存在未具体最大水平摩阻力等试验样品的夹持方式与受力部位、多缝模数式伸缩装置中橡胶密封带的个数与规定的最大水平摩阻力的关系欠合理、未给出检测MB模数式伸缩装置装配公差的操作方法、承载性能试验没有给定钢加载板及橡胶板的尺寸，也没有考虑轮载着地面积在双缝或多缝伸缩装置各纵梁上的最不利分配面积、承载性能试验模拟轮胎力的方向欠合理、检测项目合格与否的判定依据不完整的问题。

综上，急需一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备及其相关试验方法，以解决以上背景技术中的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备，以解决现有的MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备可测参数不齐全、试验效率低、样品受力点欠合理的问题。

为了解决以上问题，本实用新型技术方案为：

一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备，包括试样固定装置、拉压装置、载荷装置、测控装置；

试样固定装置包括设置在试验台上的移动台座和固定台座，试样固定在移动台座和固定台座之间；

拉压装置包括电机、牵引杆、反力架，牵引杆左端连接电机，牵引杆右端穿过移动台座连接在反力架右部，电机和牵引杆之间设有力传感器，反力架左部抵在部力传感器右端，反力架右部与固定台座相对，移动台座可沿牵引杆在反力架中左右自由移动；反力架左部与移动台座之间设有拉线传感器；

载荷装置包括受力板、千斤顶，受力板通过反力螺栓固定在试验台上，千斤顶上端抵在受力板底部，千斤顶底部通过活动垫设的加载板抵在试样的中梁顶部；

测控装置包括控制器、数采仪，控制器输入端连接力传感器和拉线传感器，控制器输出端连接电机和数采仪，数采仪连接有电脑。

进一步的，试样固定装置、拉压装置均固定在轨座上，轨座通过线性槽设在试验台上；移动台座上设有第一卡紧部，固定台座上设有第二卡紧部；试样的伸缩位移箱一端卡设在第一卡紧部与移动台座之间，伸缩位移箱的另一端卡设在第二卡紧部与固定台座之间。

进一步的，加载板与中梁之间还设有橡胶板；千斤顶的摇把架设在试样的边梁上，千斤顶与摇把之间通过液压管连接并实现动力传输。

进一步的，移动台座上设有四个滑杆孔和一个第二牵引杆安装孔；反力架中心设有第一牵引杆安装孔，反力架的四根滑杆穿过对应的滑杆孔，牵引杆自左至右依次穿过第二牵引杆安装孔和第一牵引杆安装孔；第二牵引杆安装孔和第一牵引杆安装孔与牵引杆之间均装配有轴承。

进一步的，还包括调平装置，调平装置包括调平旋转装置，调平旋转装置设在试验台的支架下方，水准仪设在试验台上表面。

进一步的，试验台前端设有预留孔，反力螺栓穿过预留孔，受力板上穿设反力螺栓的位置设有螺栓移动槽，以适应不同伸缩量的试样进行试验。

一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的配套试验方法，该方法包括设计伸缩量试验方法、装配公差试验方法、承载性能试验方法、纵向错位试验方法、竖向错位试验方法。

其中设计伸缩量、装配公差、承载性能试验方法包括以下步骤：

步骤一、设计伸缩量、压缩状态下的装配公差合格判断：

1、试样固定；

将MB模数式桥梁伸缩装置（以下简称试样10）在试验室内稳定不少于24h；

借助调平旋转装置8配合水准仪81来调平本实用新型设备；

将试样10固定在试验设备上，调整轨座71，保证其沿着线性槽72的中心分布间隔与伸缩位移箱104沿着试样边梁101的中心分布间隔一致；以后所有的试样固定参照此标准；

2、初始状态装配公差合格判断；

以试样10的两边纵梁101顶平面为准，用水准尺配合游标卡尺沿着梁长方向每1米检测一次中梁101上表面与两边梁上表面的相对高差，精确到0.02mm；

如果出现某一个相对高差值大于2mm，则试样装配公差不合格，停止试验并直接判定该试样不合格，结束试验；

如果所有检测的相对高差值均小于等于2mm，则试样初始状态装配公差合格；进入后续试验步骤；

3、定义实时缩量初始值；

设置试样10的出厂设计伸缩量L和试样伸缩位移箱104的个数n，启动控制器13控制电机1开始工作，并以0.05kN/s-0.1kN/s的速率驱动牵引杆3分别对移动台座5及其上的伸缩位移箱104连续均匀加载水平压缩力；此时，本实用新型试验设备的四个电机1和牵引杆3之间的四个力传感器2分别获取加载的水平压缩力F_1t、F_2t、F_3t、F_4t的数值，并将此数据输送至控制器12，控制器12自动记录、保存水平压缩力F_1t、F_2t、F_3t、F_4t的数值，并自动计算其平均值，将此平均值定义为水平压缩均布力F_t：

F_t=F_1t+F_2t+F_3t+F_4t/4；

于此同时，安装在移动台座5和反力架4之间的拉线传感器12开始采集移动台座5的位移读数，计为X_01t，并将此读数定义为试样的实时缩量初始值，即X_01t=0，并将此数据输送至控制器13；

整个试验中保持记录、保存速率为1次/秒；

4、定义试样的缩量及完全压缩时装配公差合格判定；

至加载的水平压缩均布力F_t=n×4kN/m时，n为伸缩位移箱104的个数，控制器13控制四个电机1结束加载并转为持荷状态，此时，拉线传感器12采集的实时缩量的最终值X_1t输送至控制器13并自动保存，并将此定义为试样的缩量；

再次检测中梁102上表面与两边梁上表面的相对高差，精确到0.02mm；

如果出现某一个相对高差值大于2mm，则试样装配公差不合格，结束试验并进行卸载；

如果所有检测的相对高差值均小于等于2mm，则试样完全压缩状态时的最大竖向变形偏差合格；

再沿着两边纵梁101每1米用游标卡尺分别测量一次试样的每根边梁101与中梁102的平面总宽b_1i及两根边梁101之间的总平面总宽b_2i，要求b_1i的极差不应大于2mm；b_2i的极差不应大于5mm，i表示检测次数；

若b_1i或b_2i的极差超过了规定，则试样压缩时变形均匀性不合格，判定试样装配公差不合格，结束试验并进行卸载；

若压缩时变形均匀性合格，用游标卡尺测量试样的两根边梁101内缘间的距离d₁，用于确定竖向错位试验中垫块的厚度；

5、定义实时伸量初始值；

启动控制器13控制电机1开始以0.05kN/s-0.1kN/s的速率驱动牵引杆3，分别对移动台座5及其上的试样伸缩位移箱104连续均匀的先卸荷再加载水平拉伸力，此时，四个力传感器2分别获取加载的水平拉伸力f_1t、f_2t、f_3t、f_4t的数值，并将此数据输送至控制器13，控制器13自动记录、保存水平拉伸力f_1t、f_2t、f_3t、f_4t的数值,并自动计算其平均值，将此平均值定义为水平拉伸均布力f_t：

f_t=f_1t+f_2t+f_3t+f_4t/4；

整个试验中保持记录、保存速率为1次/秒；

与此同时，安装在移动台座5和反力架4之间的拉线传感器12开始采集移动台座5的位移读数，计为X_02t，并将此读数定义为试样的实时伸量初始值，即X_02t=0，并将此数据输送至控制器13；

6、加载水平拉伸力时测定实时伸量；

拉线传感器12实时采集到的移动台座5的位移读数即为试样的实时伸量X_2t,将该数据输送至控制器13；

至试样的实时伸量X_2t的值达到试样的出厂设计伸缩量L时，即X_2t=L时，控制器13记录、保存此时的水平拉伸均布力f_tmax的值；

7、合格判定；

当f_tmax＞n×4kN/m时，停止试验，并判定该样品设计伸缩量不合格；同时触发控制器13的停车归位信号，进行卸载，结束试验；

当f_tmax≤n×4kN/m时，控制器13自动计算伸缩量分配合理性，即满足

时，判定该样品设计伸缩量合格；

同时触发控制器13的持荷信号，控制器13控制四个电机1结束加载并转为持荷状态，并转入下一步骤继续试验进程；

步骤二、拉开状态下试样装配公差合格判断：

此时以两边纵梁101顶平面为准，用水准尺配合游标卡尺沿着梁长方向每1米检测一次中梁102上表面与两边梁上表面的相对高差，精确到0.02mm；

如果出现某一个相对高差值大于2mm，则试样装配公差不合格，停止试验并直接判定该试样不合格，结束试验；

如果所有检测的相对高差值均小于等于2mm，则试样完全压缩状态时的最大竖向变形偏差合格；

再沿着边梁101每1米用游标卡尺分别测量一次试样的每根边梁101与中梁102的平面总宽b_1i及两根边梁101之间的总平面总宽b_2i，要求b_1i的极差不应大于2mm；b_2i的极差不应大于5mm，i表示检测次数；

若b_1i或b_2i的极差超过了规定，则试样压缩时变形均匀性不合格，判定试样装配公差不合格，结束试验并进行卸载；

若拉开状态下装置装配公差合格，转入下一步骤继续试验进程；

步骤三、承载性能合格判断：

一种用于MB模数式桥梁伸缩装置试验设备的试验方法—承载性能试验：

载荷装置对试样10进行加载，具体是：在受力板9与反力螺栓91配合下千斤顶92对试样10的中梁102进行加载，采用百分表用于监测加荷5min后刚加载板107的竖向位移，按各级高等级公路轮载要求加载完成后，静载5min读取百分表的读数d，如果d不满足《公路桥梁伸缩装置通用技术条件》要求，则判定该样品承载性能不符合要求，停止承载性能试验，卸除已经加载的轮载，并拆下轮载加荷配件后点击控制器13的结束试验按钮，触发停车归位信号，结束试验；

如果d满足《公路桥梁伸缩装置通用技术条件》要求，则判定该样品承载性能符合要求，一样停止承载性能试验，卸除已经加载的轮载，并拆下轮载加荷配件后点击控制器13的结束试验按钮，触发停车归位信号，结束试验。

进一步的，纵向错位性能试验方法包括以下步骤：

步骤A：纵向错位试验：

1、试样固定；

重复步骤一中的试样固定环节；

2、测定纵向错位张拉距离L₂；

用量尺测量试样最左和最右两个伸缩位移箱104之间的间距，定义为l；

纵向错位张拉距离L₂的计算方式如下：

；

其中：

L₂：纵向错位张拉距离，即移动的伸缩位移箱104拟张拉的间距；

l：试样最边两个伸缩位移箱104之间的间距；

：伸缩装置的扇形变位角度，取2.5°；

3、定义实时伸量初始值；

重复步骤一中的该环节，设置设计伸缩量的值时输入纵向错位张拉距离L₂；

启动控制器13的单边拉伸按钮，控制本试验装置最右边的电机1开始工作，即单边加载拉伸试验，其他电机不加载；

本试验装置最右边的电机1以0.05kN/s-0.1kN/s的速率驱动对应的牵引杆3分别对移动台座5及其上的伸缩104位移箱连续均匀加载水平拉伸力，此时，位于试样前端的本试验装置的力传感器2获取加载的水平拉伸力f_5t的数值，并将此数据输送至控制器13，控制器13自动记录、保存水平拉伸力f_5t的数值；

同样整个试验中保持记录、保存速率为1次/秒；

与此同时，拉线传感器12开始采集移动台座5的位移读数，计为X_03t，并将此读数定义为本步骤的实时伸量初始值，即X_03t=0，并将此数据输送至控制器13；

4、边加载水平拉伸力时测定实时伸量；

拉线传感器12实时采集到的移动台座5的位移读数即为试样的实时伸量X_3t,将该数据输送至控制器13；

至试样的实时伸量X_3t的值达到纵向错位张拉距离L₂时，即X_3t=L₂时，控制器13记录、保存此时的水平拉伸均布力f_5tmax的值；

5、合格判定；

当f_5tmax＞n×2kN/m时，停止试验，并判定该样品纵向错位性能不合格；同时触发控制器13的停车归位信号，进行卸载，结束试验；

当f_5tmax≤n×2kN/m时，判定该样品纵向错位性能合格；同时触发控制器13的停车归位信号。

进一步的，竖向错位性能试验方法包括以下步骤：

步骤B：竖向错位试验：

1、试样固定；

在步骤一试样固定前将试样伸缩位移箱104的前端部分也即第一卡紧部51卡紧的部分采用垫块垫高，具体是：将长、宽与移动支座5尺寸对应的垫块放置在试验装置的移动台座5上，再重复步骤一中的试样固定环节；

垫块厚度H=0.05×（L+d₁）；

式中：L为伸缩装置的设计伸缩量；

d₁为水平压缩均布力F_t=n×4kN/m时，试样的两根边梁内缘间的距离；

2、定义实时伸量初始值；

重复步骤一中此环节；

3、加载水平拉伸力时测定实时伸量；

重复步骤一中此环节；

4、合格判定；

当f_6tmax＞n×4kN/m时，停止试验，并判定该样品竖向错位性能不合格；同时触发控制器13的停车归位信号，进行卸载，结束试验；

当f_6tmax≤n×4kN/m时，判定该样品竖向错位性能合格；同时触发控制器13的停车归位信号。

本实用新型的有益效果如下：

（1）本实用新型装置受力部位选择了伸缩位移箱，优化了受力结构，利用试样固定设备的移动台座和固定台座，配合固定试样的伸缩位移箱，移动台座方便对试样进行拉伸和压缩，多组设置的拉压装置，通过轨座与线性槽实现在试验台上的等间距调整，确保试验中线性槽的中心分布间隔与伸缩位移箱沿着试样边梁的中心分布间隔一致；牵引杆实现与反力架之间的连接；方便反力架通过电机加载，动力可靠稳定，且避免了样品自重过大时传统滑轨摩擦限制问题；载荷装置方便承载性能试验，试验加载时仅为竖向轮载，与试样安装使用后的现实情况更加接近，试验的模拟程度更高，更合理；测控设备实现设备的自动化控制，全称数采、计算、加减荷载互相配合。

（2）第一卡紧部与第二卡紧部实现对伸缩位移箱的卡紧，其形状与大小与通用的伸缩位移箱相适配，确保试验中试样的稳定性；第二牵引杆安装孔和第一牵引杆安装孔牵引杆之间均装配有轴承，便于试验中的拉压动作；调平设备保证试验条件；数采仪和电脑的接入方便控制和实时监测读数。

（3）加载板与中梁之间设置的橡胶板作为缓冲，在承载性能试验中保证在有缓冲的情况下传递所加荷载，避免试样与加载版硬接触对试样产生不必要的损伤。

（4）本实用新型方法配合设备，全方位实现多个试验数据的采集，根据不同的试验指标，只需小幅度改变试验方法和设置参数，就能一机完成，节省人力物力；提出了对设计伸缩量的检测，量化了拉伸或压缩时最大水平摩阻力、纵向错位试验、竖向错位试验、拉伸或压缩时变形均匀性等检测项目的判定指标，而这些判定指标都是MB模数式桥梁伸缩装置在安装后的使用运行维护中与实际使用状态最接近的指标，这些指标对于产品是否满足基本使用要求的模拟更加全面、科学。

（5）本实用新型改进并完善了目前MB模数式桥梁伸缩装置型式检验设备和相关试验检测方法的空白，通过设备研发，配套方法和判定标准，形成了一个完善的针对MB模数式桥梁伸缩装置的专门试验设备和方法，具有重要的推广意义。

附图说明

图1为一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备的结构示意图；

图2为一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备中力传感器的结构示意图；

图3为一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备中移动台座的结构示意图；

图4为一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备中反力架的结构示意图；

图5为图2-图4各个组件装配后的结构示意图；

图6为双缝伸缩装置的结构示意图；

图7为双缝伸缩装置加载试验时的结构示意图；

图8为三缝伸缩装置的结构示意图；

图9为三缝伸缩装置加载试验时的结构示意图；

图10为一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备的电路连接关系示意图；

图11为一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备的试验方法中纵向错位张拉距离的测定原理图。

附图标记如下：1-电机；11-电机接线端；2-力传感器；21-力传感器接线端；3-牵引杆；4-反力架；41-滑竿；42-第一牵引杆安装孔；5-移动台座；51-第一卡紧部；52-第二牵引杆安装孔；53-滑杆孔；6-固定台座；61-第二卡紧部；7-试验台；71-轨座；72-线性槽；73-预留孔；8-调平旋转装置；81-水准仪；9-受力板；91-反力螺栓；92-千斤顶；93-摇把；94-液压线；95-加载板；96-橡胶板；10-试样；101-边梁；102-中梁；103-橡胶密封带；104-伸缩位移箱；12-拉线传感器；13-控制器；14-数采仪；15-电脑。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，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。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1-10所示，一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备，包括试样固定装置、拉压装置、载荷装置、测控装置、调平装置。

试样固定装置包括设置在试验台7上的移动台座5和固定台座6，试样10固定在移动台座5和固定台座6之间。

拉压装置包括电机1、牵引杆3、反力架4，牵引杆3左端连接电机1，牵引杆3右端穿过移动台座5连接在反力架4右部，电机1和牵引杆3之间设有力传感器2，反力架4左部抵在部力传感器2右端，反力架4右部与固定台座6相对，移动台座5可沿牵引杆3在反力架4中左右自由移动；反力架4左部与移动台座5之间设有拉线传感器12。

载荷装置包括受力板9、千斤顶92，受力板9通过反力螺栓91固定在试验台7上，千斤顶92上端抵在受力板9底部，千斤顶92底部通过活动垫设的加载板95抵在试样10的中梁102顶部；在具体实施中，加载板95与中梁102之间还可以设置橡胶板96；千斤顶92的摇把93架设在试样10的边梁101上，千斤顶92与摇把93之间通过液压管94连接并实现动力传输。

测控装置包括控制器13、数采仪14，控制器13输入端连接力传感器2和拉线传感器12，控制器13输出端连接电机1和数采仪14，数采仪14连接有电脑15。

调平装置包括调平旋转装置8，调平旋转装置8设在试验台7的支架下方，水准仪81设在试验台7上表面。

试样固定装置、拉压装置均固定在轨座71上，轨座71通过线性槽72设在试验台7上；试验台7前端设有预留孔73，反力螺栓91穿过预留孔73，受力板9上穿设反力螺栓91的位置设有螺栓移动槽，以适应不同伸缩量的试样进行试验。

移动台座5上设有第一卡紧部51，固定台座6上设有第二卡紧部61；试样10的伸缩位移箱104一端卡设在第一卡紧部51与移动台座5之间，伸缩位移箱104的另一端卡设在第二卡紧部61与固定台座6之间。移动台座5上设有四个滑杆孔53和一个第二牵引杆安装孔52；反力架4中心设有第一牵引杆安装孔42，反力架4的四根滑杆41穿过对应的滑杆孔53，牵引杆3自左至右依次穿过第二牵引杆安装孔52和第一牵引杆安装孔42；第二牵引杆安装孔52和第一牵引杆安装孔42与牵引杆3之间均装配有轴承。

试验设备的制作材料和加工具体要求为：

一种模数式桥梁伸缩缝的试验装置，所用钢材为Q235型钢。

伺服电机1选型原则：连续工作扭矩小于伺服电机额定扭矩，瞬时最大扭矩小于伺服电机最大扭矩，负载惯量小于3倍电机转子惯量，连续工作速度小于电机额定转速；综合考虑选用ECMA-E31820ES电机。

力传感器2：MB模数式伸缩装置最大水平摩阻力要求为小于等于n×4kN/m，以双缝为例，当n为4时，4m长试件所需拉力为64kN，考虑在最大量程的80%内，精度宜为0.01kN，量程宜为80kN。

牵引杆件3：直径30mm，螺栓螺距为3mm，所用钢材质量等级为E级，4件。

固定台座6上表面距离试验台的距离为300mm，宽150mm，长300mm。

移动台座5上部宽150mm，上部长300mm，下部宽300mm，下部长100mm。

移动台座5的可移动距离大于1200mm。

承载性能试验反力螺栓101：采用高强度螺栓，螺杆直径20mm。

承载性能试验受力板10厚20mm，板宽500mm，板长800mm，沿板长方向预留有平行的2组螺栓移动槽，平行的2组螺栓移动槽中心的间距为360mm，移动槽长200mm，具体设置见图8。

对于双缝模数式伸缩装置，伸缩量大于等于160mm，中纵梁梁宽为78mm-90mm，JTGD60规定后轴轮着地面积为200mm×300mm(长×宽)，因此最不利加载部位在中纵梁上表面，加载面积为l ₁(中纵梁梁宽)×300mm。

对于三缝模数式伸缩装置，最不利加载部位在两个中纵梁的部分上表面，加载面积为(200-l ₂)×300mm(l ₂为拉开至设计伸缩量状态时两中纵梁内缘的水平距离)。

四缝模数式伸缩装置加载部位与双缝模数式伸缩装置一致，五缝模数式伸缩装置加载部位与三缝模数式伸缩装置一致，以此类推，偶数数量的模数式伸缩装置加载部位与双缝模数式伸缩装置一致，奇数数量的模数式伸缩装置加载部位与三缝模数式伸缩装置一致。

千斤顶顶头压力显示器14：显示精度0.01kN。

千斤顶：量程500kN。

拉线位移传感器12：精度0.5mm，量程1250mm。

轨座(4000mm*300mm*50mm)。

试验台(4000mm*5000mm*500mm)。

牵引杆件3推拉力单位：kN。

实施例1

一种用于MB模数式桥梁伸缩装置试验设备的试验方法--设计伸缩量合格判断、装配公差合格判断、承载性能合格判断的试验方法（三缝伸缩装置与双缝伸缩装置仅承载性能合格判断试验时，需更换相应的承载性能试验配件，其他试验过程完全一致，这里以双缝伸缩装置为例）：

步骤一、设计伸缩量、压缩状态下的装配公差合格判断：

1、试样固定；

将MB模数式桥梁伸缩装置（以下简称试样10）在23℃±5℃的试验室内放置不少于24h，试验室内不应有腐蚀性气体及影响检测的震动源。

借助调平旋转装置8配合水准仪81来调平本实用新型设备。

首先沿着线性槽72调整每个轨座71的位置，使其沿着线性槽72的中心分布间隔与伸缩位移箱104沿着试样边梁101的中心分布间隔一致，再调整轨座71上移动台座5的位置，将试样10的每个伸缩位移箱104的两端分别安装在第一卡紧部51和第二卡紧部61中，后用箍筋沿水平面缠绕在第一卡紧部51和第二卡紧部61侧壁上，并绑扎牢固。

2、初始状态装配公差合格判断；

以两边纵梁101顶平面为准，用水准尺配合游标卡尺沿着梁长方向每1米检测一次中梁102上表面与两边梁上表面的相对高差，精确到0.02mm。

如果出现某一个相对高差值大于2mm，则试样装配公差不合格，停止试验并直接判定该试样不合格，结束试验。

如果所有检测的相对高差值均小于等于2mm，则试样初始状态装配公差合格；进入后续试验步骤。

3、定义实时缩量初始值；

在试验中，可以选择一台控制器13同步控制本实用新型试验设备的4个电机1，也可以非同步控制每台本实用新型试验设备的某个或几个电机1进行拉伸或压缩指令，本实施方式中采用控制器13同步控制本实用新型试验设备的4个电机1。

启动控制器13的同步压缩按钮，按系统提示输入试样10的出厂设计伸缩量L和试样伸缩位移箱104的个数n，再单击屏幕跳出的确认按钮后，控制器13将信号传递给本实用新型试验设备的四个电机1，电机1开始工作，并以0.05kN/s-0.1kN/s的速率驱动牵引杆3分别对移动台座5及其上的伸缩位移箱104连续均匀加载水平压缩力，此时，本实用新型试验设备的四个电机1和牵引杆3之间的四个力传感器2分别获取加载的水平压缩力F_1t、F_2t、F_3t、F_4t的数值，并将此数据输送至控制器12，控制器12自动记录、保存水平压缩力F_1t、F_2t、F_3t、F_4t的数值，并自动计算其平均值，将此平均值定义为水平压缩均布力F_t：

F_t=（F_1t+F_2t+F_3t+F_4t）/4；

于此同时，安装在移动台座5和反力架4之间的拉线传感器12开始采集移动台座5的位移读数，计为X_01t，并将此读数定义为试样的实时缩量初始值，即X_01t=0，并将此数据输送至控制器13。

整个试验中保持记录、保存速率为1次/秒。

4、定义试样的缩量及完全压缩时装配公差合格判定；

至加载的水平压缩均布力F_t=n×4kN/m时（n为伸缩位移箱104的个数），控制器13控制四个电机1结束加载并转为持荷状态，此时，拉线传感器12采集的实时缩量的最终值X_1t输送至控制器13并自动保存，并将此定义为试样的缩量。

此时，以两边纵梁101顶平面为准，用水准尺配合游标卡尺沿着梁长方向每1米检测一次中梁102上表面与两边梁上表面的相对高差，精确到0.02mm。

如果出现某一个相对高差值大于2mm，则试样装配公差不合格，点击结束试验按钮，触发控制器13的停车归位信号，进行卸载并结束试验；

具体过程为：控制器13控制四个电机1结束水平压缩力持荷，并以0.05kN/s-0.1kN/s的速率连续均匀卸载，四个力传感器2分获取数据经控制器13平均处理所得的水平压缩均布力F_t=0时，控制器13控制关停四个电机1，试验结束。

如果所有检测的相对高差值均小于等于2mm，则试样完全压缩状态时的最大竖向变形偏差合格；

再沿着两边纵梁101每1米用游标卡尺分别测量一次试样的每根边梁101与中梁102的平面总宽b_1i及两根边梁101之间的总平面总宽b_2i，要求b_1i的极差不应大于2mm；b_2i的极差不应大于5mm，（i表示检测次数）；若b_1i或b_2i的极差超过了规定，则试样压缩时变形均匀性不合格，判定试样装配公差不合格，点击结束试验按钮，触发控制器13的停车归位信号，进行卸载并结束试验；

若压缩时变形均匀性合格，用游标卡尺测量试样的两根边梁101内缘间的距离d₁，用于确定竖向错位试验中垫块的厚度。

5、定义实时伸量初始值；

启动控制器13的同步拉伸按钮，控制器13将信号传递给本实用新型试验设备的四个电机1，电机1开始以0.05kN/s-0.1kN/s的速率驱动牵引杆3分别对移动台座5及其上的试样伸缩位移箱104连续均匀的先卸荷再加载水平拉伸力，此时，四个力传感器2分别获取加载的水平拉伸力f_1t、f_2t、f_3t、f_4t的数值，并将此数据输送至控制器13，控制器13自动记录、保存水平拉伸力f_1t、f_2t、f_3t、f_4t的数值,并自动计算其平均值，将此平均值定义为水平拉伸均布力f_t：

f_t=（f_1t+f_2t+f_3t+f_4t）/4；

整个试验中保持记录、保存速率为1次/秒。

与此同时，安装在移动台座5和反力架4之间的拉线传感器12开始采集移动台座5的位移读数，计为X_02t，并将此读数定义为试样的实时伸量初始值，即X_02t=0，并将此数据输送至控制器13。

6、加载水平拉伸力时测定实时伸量；

拉线传感器12实时采集到的移动台座5的位移读数即为试样的实时伸量X_2t,将该数据输送至控制器13。

至试样的实时伸量X_2t的值达到试样的出厂设计伸缩量L时，即X_2t=L时，控制器13记录、保存此时的水平拉伸均布力f_tmax的值。

7、合格判定；

当f_tmax＞n×4kN/m时，停止试验，并判定该样品设计伸缩量不合格；同时触发控制器13的停车归位信号，进行卸载，结束试验。

具体过程为：控制器13控制四个电机1结束水平拉伸力加载，并以0.05kN/s-0.1kN/s的速率连续均匀卸载，四个力传感器2分获取数据经控制器13平均处理所得的水平拉伸均布力f_t=0时，控制器13控制关停四个电机1，试验结束。

当f_tmax≤n×4kN/m时，控制器13自动计算伸缩量分配合理性，即满足（

）时，判定该样品设计伸缩量合格；同时触发控制器13的持荷信号，控制器13控制四个电机1结束加载并转为持荷状态，并转入下一步骤继续试验进程。

步骤二、拉开状态下试样装配公差合格判断：

此时以两边纵梁101顶平面为准，用水准尺配合游标卡尺沿着梁长方向每1米检测一次中梁102上表面与两边梁上表面的相对高差，精确到0.02mm。

如果出现某一个相对高差值大于2mm，则试样装配公差不合格，点击结束试验按钮，触发控制器13的停车归位信号，进行卸载并结束试验；

如果所有检测的相对高差值均小于等于2mm，则试样完全压缩状态时的最大竖向变形偏差合格；

再沿着边梁101每1米用游标卡尺分别测量一次试样的每根边梁101与中梁102的平面总宽b_1i及两根边梁101之间的总平面总宽b_2i，要求b_1i的极差不应大于2mm；b_2i的极差不应大于5mm，（i表示检测次数）；若b_1i或b_2i的极差超过了规定，则试样压缩时变形均匀性不合格，判定试样装配公差不合格，点击结束试验按钮，触发控制器13的停车归位信号，进行卸载并结束试验。

若拉开状态下装置装配公差合格，转入下一步骤继续试验进程。

步骤三、承载性能合格判断：

一种用于MB模数式桥梁伸缩装置试验设备的试验方法—承载性能试验：

采用传统的千斤顶92配合反力螺栓91按图7（双缝伸缩装置），图9（三缝伸缩装置）的加载方式进行加载，百分表用于监测加荷5min后刚加载板107的竖向位移，百分表的磁性表座安放在试验台7上，该操作属于本领域的公知常识，不再赘述。

以高等级公路轮载等级为例，试验前将百分表归零，设计轮载取140kN，分10次加载，每次以1kN/s的速率加载14kN，每次加载完成后，静载5min后读取百分表的读数d，如果d＞500×D/3（D为桥梁的计算跨径），则判定该样品承载性能不符合要求，停止承载性能试验，卸除已经加载的轮载，并拆下轮载加荷配件后点击控制器13的结束试验按钮，触发停车归位信号，结束试验。

第10次加载完成后，静载5min后读取百分表的读数d，如果d≤500×D/3（D为桥梁的计算跨径），则判定该样品承载性能符合要求，停止承载性能试验，卸除已经加载的轮载，并拆下轮载加荷配件后点击控制器13的结束试验按钮，触发停车归位信号，结束试验。

实施例2

一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备的试验方法—纵向错位试验：

本实施例与实施例1的不同之处在于以下所述内容：

本试验中，通过设置控制器13使得本实用新型试验装置最左边的移动台座5全程不发生自由移动，中间的移动台座5处于自由移动状态，调节最右边的移动台座5夹持试样的伸缩位移箱104进行试验，模拟实际中的桥梁在伸缩缝处发生纵向错位的情况。

当实施例1中所有步骤试验合格时，转入以下试验步骤：

步骤A：纵向错位试验：

1、试样固定。

重复步骤一中的试样固定环节。

2、测定纵向错位张拉距离L₂。

用量尺测量试样最左和最右两个伸缩位移箱104之间的间距，定义为l。

纵向错位张拉距离L₂的计算方式如下：

；

其中：

L₂：纵向错位张拉距离，即移动的伸缩位移箱104拟张拉的间距；

l:试样最边两个伸缩位移箱104之间的间距；

：伸缩装置的扇形变位角度，取2.5°。

3、定义实时伸量初始值

重复步骤一中的该环节，按系统提示输入设计伸缩量的值时输入纵向错位张拉距离L₂，再单击屏幕跳出的确认按钮进行试验。

启动控制器13的单边拉伸按钮，控制本试验装置最右边的电机1开始工作，即单边加载拉伸试验，其他电机不加载。

本试验装置最右边的电机1以0.05kN/s-0.1kN/s的速率驱动对应的牵引杆3分别对移动台座5及其上的伸缩104位移箱连续均匀加载水平拉伸力，此时，位于试样前端的本试验装置的力传感器2获取加载的水平拉伸力f_5t的数值，并将此数据输送至控制器13，控制器13自动记录、保存水平拉伸力f_5t的数值。

同样整个试验中保持记录、保存速率为1次/秒。

与此同时，拉线传感器12开始采集移动台座5的位移读数，计为X_03t，并将此读数定义为本步骤的实时伸量初始值，即X_03t=0，并将此数据输送至控制器13。

4、边加载水平拉伸力时测定实时伸量

拉线传感器12实时采集到的移动台座5的位移读数即为试样的实时伸量X_3t,将该数据输送至控制器13。

至试样的实时伸量X_3t的值达到纵向错位张拉距离L₂时，即X_3t=L₂时，控制器13记录、保存此时的水平拉伸均布力f_5tmax的值。

5、合格判定：

当f_5tmax＞n×2kN/m时，停止试验，并判定该样品纵向错位性能不合格；同时触发控制器13的停车归位信号，进行卸载，结束试验。

具体过程为：控制器13控制电机1结束水平拉伸力加载，并以0.05kN/s-0.1kN/s的速率连续均匀卸载，力传感器2获取的水平拉伸均布力f_5t=0时，控制器13控制关停电机1，试验结束。

当f_5tmax≤n×2kN/m时，判定该样品纵向错位性能合格；同时触发控制器13的停车归位信号。

实施例3

一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备的试验方法--竖向错位试验方法：

本实施例与实施例1的不同之处在于以下所述内容：

本试验中，将本实用新型试验装置第二卡紧部61固定的试样伸缩位移箱104高度不变，垫高第一卡紧部51固定的试样伸缩位移箱104后进行试验，模拟实际中的桥梁在伸缩缝处发生竖向错位的情况。

当实施例1-2中所有步骤试验合格时，转入以下试验步骤：

步骤B：竖向错位试验：

试验条件同实施例1。

1、试样固定。

在步骤一试样固定前将试样伸缩位移箱104的前端部分（也即第一卡紧部51卡紧的部分）采用垫块垫高，具体是：将长、宽与移动支座5尺寸对应的垫块放置在试验装置的移动台座5上，再重复步骤一中的试样固定环节。

垫块厚度H=0.05×（L+d₁）

式中：L为伸缩装置的设计伸缩量；

d₁为水平压缩均布力F_t=n×4kN/m时，试样的两根边梁内缘间的距离。

2、定义实时伸量初始值。

重复步骤一中此环节：

3、加载水平拉伸力时测定实时伸量。

重复步骤一中此环节：

4、合格判定：

当f_6tmax＞n×4kN/m时，停止试验，并判定该样品竖向错位性能不合格；同时触发控制器13的停车归位信号，进行卸载，结束试验。

具体过程同实施例1；

当f_6tmax≤n×4kN/m时，判定该样品竖向错位性能合格；同时触发控制器13的停车归位信号。

需要说明的是，以上所有涉及电路控件的具体型号与规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。且其供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

需要说明的是，电机1、力传感器2、拉线传感器12、控制器13、数采仪14、电脑15的具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

电机1、力传感器2、拉线传感器12、控制器13、数采仪14、电脑15的的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

Claims (6)

1.一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备，其特征在于：包括试样固定装置、拉压装置、载荷装置、测控装置；

所述试样固定装置包括设置在试验台（7）上的移动台座（5）和固定台座（6），所述试样（10）固定在移动台座（5）和固定台座（6）之间；

拉压装置包括电机（1）、牵引杆（3）、反力架（4），所述牵引杆（3）左端连接电机（1），所述牵引杆（3）右端穿过移动台座（5）连接在反力架（4）右部，所述电机（1）和牵引杆（3）之间设有力传感器（2），所述反力架（4）左部抵在部力传感器（2）右端，所述反力架（4）右部与固定台座（6）相对，所述移动台座（5）可沿牵引杆（3）在反力架（4）中左右自由移动；所述反力架（4）左部与移动台座（5）之间设有拉线传感器（12）；

载荷装置包括受力板（9）、千斤顶（92），所述受力板（9）通过反力螺栓（91）固定在试验台（7）上，所述千斤顶（92）上端抵在受力板（9）底部，所述千斤顶（92）底部通过活动垫设的加载板（95）抵在试样（10）的中梁（102）顶部；

测控装置包括控制器（13）、数采仪（14），所述控制器（13）输入端连接力传感器（2）和拉线传感器（12），所述控制器（13）输出端连接电机（1）和数采仪（14），所述数采仪（14）连接有电脑（15）。

2.如权利要求1所述的一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备，其特征在于：所述试样固定装置、拉压装置均固定在轨座（71）上，所述轨座（71）通过线性槽（72）设在试验台（7）上；所述移动台座（5）上设有第一卡紧部（51），所述固定台座（6）上设有第二卡紧部（61）；试样（10）的伸缩位移箱（104）一端卡设在第一卡紧部（51）与移动台座（5）之间，伸缩位移箱（104）的另一端卡设在第二卡紧部（61）与固定台座（6）之间。

3.如权利要求1所述的一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备，其特征在于：所述加载板（95）与中梁（102）之间还设有橡胶板（96）；所述千斤顶（92）的摇把（93）架设在试样（10）的边梁（101）上，所述千斤顶（92）与摇把（93）之间通过液压管（94）连接并实现动力传输。

4.如权利要求1所述的一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备，其特征在于：所述移动台座（5）上设有四个滑杆孔（53）和一个第二牵引杆安装孔（52）；所述反力架（4）中心设有第一牵引杆安装孔（42），所述反力架（4）的四根滑杆（41）穿过对应的滑杆孔（53），所述牵引杆（3）自左至右依次穿过第二牵引杆安装孔（52）和第一牵引杆安装孔（42）；所述第二牵引杆安装孔（52）和第一牵引杆安装孔（42）与牵引杆（3）之间均装配有轴承。

5.如权利要求1所述的一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备，其特征在于：还包括调平装置，所述调平装置包括调平旋转装置（8）和水准仪（81），所述调平旋转装置（8）设在试验台（7）的支架下方，所述水准仪（81）设在试验台（7）上表面。

6.如权利要求1所述的一种用于MB模数式桥梁伸缩装置的试验设备，其特征在于：所述试验台（7）前端设有预留孔（73），所述反力螺栓（91）穿过预留孔（73），所述受力板（9）上穿设反力螺栓（91）的位置设有螺栓移动槽，以适应不同伸缩量的试样进行试验。

Images