專利名稱:一種低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，所述橋梁結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置包括結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力模擬裝置、結(jié)構(gòu)疲勞振幅應(yīng)力模擬裝置和荷載傳遞裝置；本實(shí)用新型大幅改善了常用液壓系統(tǒng)的低速率、輸入-輸出高誤差等缺陷，提高了本試驗(yàn)裝置的適用性及其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得試件僅受到豎向荷載作用，減少了其他荷載對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，提高試驗(yàn)的可信度，有利于優(yōu)化結(jié)構(gòu)的疲勞設(shè)計(jì)。
【專利說明】一種低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于橋梁工程【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及到一種低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在正常車輛交通荷載作用下，橋梁結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生疲勞損傷，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。為了理解橋梁結(jié)構(gòu)疲勞機(jī)理，一般采用實(shí)驗(yàn)室疲勞試驗(yàn)的方式對(duì)實(shí)際工況進(jìn)行模擬，研宄結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能變化規(guī)律。通常，結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)采用液壓疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，主要存在以下幾點(diǎn)不足:設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格高；加載速率低，不能正確模擬交通荷載；輸入與輸出之間存在顯著差實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，設(shè)備簡(jiǎn)單，大幅改善了常用液壓系統(tǒng)的低速率、輸入-輸出高誤差等缺陷，適用性得到提尚。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為:
[0005]—種低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，所述橋梁結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置包括結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力模擬裝置、結(jié)構(gòu)疲勞振幅應(yīng)力模擬裝置和荷載傳遞裝置；
[0006]結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力模擬裝置:包括第一橫梁、第二橫梁和第三橫梁，所述第一橫梁的一端和第二橫梁的一端固定連接在反力墻上，且所述第一橫梁和第二橫梁分別垂直反力墻設(shè)置；所述第三橫梁的一端與反力墻可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且所述第三橫梁與反力墻垂直設(shè)置在第一橫梁和第二橫梁之間；所述第一橫梁、第二橫梁的另一端分別設(shè)有第一小孔、第二小孔，所述第三橫梁的中間位置設(shè)有第三小孔，所述第一小孔、第二小孔和第三小孔同軸設(shè)置；所述結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力模擬裝置還包括第一螺桿，所述第一螺桿依次穿過第一小孔、第二小孔和第三小孔，所述第一螺桿上套接有兩個(gè)彈簧，分別固定在第三橫梁的上表面和下表面；
[0007]結(jié)構(gòu)疲勞振幅應(yīng)力模擬裝置:包括變頻電機(jī)，所述變頻電機(jī)固定在第三橫梁的另一端的上方；
[0008]荷載傳遞裝置:所述荷載傳遞裝置設(shè)置在第三橫梁的另一端的下方；包括兩個(gè)錨固墩、第二螺桿、第三螺桿、第一鋼板、第二鋼板和兩個(gè)滾軸；所述第二螺桿的一端、第三螺桿的一端通過第一鋼板分別垂直固定在第三橫梁上，第二螺桿的另一端和第三螺桿的另一端通過第二鋼板固定；所述第一螺桿、第二螺桿上分別開設(shè)有小孔，所述小孔同軸設(shè)置；所述試件依次穿過第一螺桿與第二螺桿上開設(shè)的小孔，其兩端分別固定在兩個(gè)錨固墩上；所述試件的上下表面與第一鋼板、第二鋼板之間分別設(shè)有滾軸。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述兩個(gè)錨固墩固定在剛性基座上；
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述第一螺桿與第一橫梁、第二橫梁、第三橫梁之間通過螺母固定；
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述第二螺桿的一端、第三螺桿的一端通過第一鋼板用螺母分別垂直固定在第三橫梁上；
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述第三橫梁的一端通過鉸與反力墻可轉(zhuǎn)動(dòng)連接;
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述套接在第一螺桿上的兩個(gè)彈簧，與第一螺桿不接觸的兩一端分別通過螺母固定；
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述第一橫梁、第二橫梁和第三橫梁均采用型鋼，所述型鋼為工字鋼或H型鋼。
[0015]通過以上技術(shù)方案，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0016]1、本實(shí)用新型中采用了變頻電機(jī)，大幅改善了常用液壓系統(tǒng)的低速率、輸入-輸出高誤差等缺陷，提高了本試驗(yàn)裝置的適用性及其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；
[0017]2、本實(shí)用新型中通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得試件僅受到豎向荷載作用，減少了其他荷載(如扭轉(zhuǎn))對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，提高試驗(yàn)的可信度，有利于優(yōu)化結(jié)構(gòu)的疲勞設(shè)計(jì)；
[0018]3、 本實(shí)用新型中設(shè)備、設(shè)施簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)的低成本，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，也為日后廣泛研宄、認(rèn)識(shí)橋梁結(jié)構(gòu)疲勞問題提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，為保障國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施安全產(chǎn)生有益效果。

【附圖說明】

[0019]圖1所示為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]其中:1為第一橫梁，2為第二橫梁，3為第三橫梁，4為第一螺桿，5為第二螺桿，6為第三螺桿，7為彈簧，8為變頻電機(jī)，9為錨固墩，10為第一鋼板，11為第二鋼板，12為滾軸。

【具體實(shí)施方式】
[0021]附圖非限制性地公開了本實(shí)用新型所涉及優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0022]圖1所示，一種低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，包括結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力模擬裝置、結(jié)構(gòu)疲勞振幅應(yīng)力模擬裝置和荷載傳遞裝置；
[0023]結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力模擬裝置:包括第一橫梁1、第二橫梁2和第三橫梁3，所述第一橫梁I的一端和第二橫梁2的一端固定連接在反力墻上，且所述第一橫梁I和第二橫梁2分別垂直反力墻設(shè)置；所述第三橫梁3的一端與反力墻可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且所述第三橫梁3與反力墻垂直設(shè)置在第一橫梁I和第二橫梁2之間；所述第一橫梁1、第二橫梁2的另一端分別設(shè)有第一小孔、第二小孔，所述第三橫梁3的中間位置設(shè)有第三小孔，所述第一小孔、第二小孔和第三小孔同軸設(shè)置；所述結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力模擬裝置還包括第一螺桿4，所述第一螺桿4依次穿過第一小孔、第二小孔和第三小孔，所述第一螺桿4上套接有兩個(gè)彈簧7，分別固定在第三橫梁3的上表面和下表面；
[0024]結(jié)構(gòu)疲勞振幅應(yīng)力模擬裝置:包括變頻電機(jī)8，所述變頻電機(jī)8固定在第三橫梁3的另一端的上方；
[0025]荷載傳遞裝置:所述荷載傳遞裝置設(shè)置在第三橫梁3的另一端的下方；包括兩個(gè)錨固墩9、第二螺桿5、第三螺桿6、第一鋼板10、第二鋼板11和兩個(gè)滾軸12 ;所述第二螺桿5的一端、第三螺桿6的一端通過第一鋼板10分別垂直固定在第三橫梁3上，第二螺桿5的另一端和第三螺桿6的另一端通過第二鋼板11固定；所述第一螺桿4、第二螺桿5上分別開設(shè)有小孔，所述小孔同軸設(shè)置；所述試件依次穿過第一螺桿4與第二螺桿5上開設(shè)的小孔，其兩端分別固定在兩個(gè)錨固墩9上；所述試件的上下表面與第一鋼板10、第二鋼板11之間分別設(shè)有滾軸12。
[0026]在疲勞試驗(yàn)開始時(shí)，首先需要設(shè)置結(jié)構(gòu)在自重下的初始應(yīng)力，將第三橫梁3上下表面固定的彈簧7實(shí)施不同程度的預(yù)緊，通過第三橫梁3的傳遞，將在試件上產(chǎn)生一個(gè)初始靜力豎向荷載。當(dāng)?shù)谌龣M梁3繞鉸上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)彈簧7中會(huì)額外產(chǎn)生一對(duì)平衡的豎向荷載，所以在疲勞試驗(yàn)中彈簧7只是為試件提供初始應(yīng)力，而不影響試件的其他受力狀態(tài)。在力傳遞過程中，第一橫梁1、第二橫梁2為第三橫梁3提供了支反作用，因此，實(shí)際中要求第一橫梁1、第二橫梁2的剛度一般大于第三橫梁3。同時(shí)，在第三橫梁3將何在傳遞給試件的過程中，由于兩個(gè)滾軸12的作用，僅有豎向荷載將傳遞給試件。在第三橫梁3端部固定的變頻電機(jī)8主要提供一個(gè)離心力，力的大小可通過設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑來決定，該離心力能夠使第三橫梁3產(chǎn)生周期性的上下振動(dòng)，并將該振動(dòng)傳遞給試件，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的反復(fù)應(yīng)力試驗(yàn)。
[0027]通過本試驗(yàn)裝置，可以實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)在考慮自重初始應(yīng)力狀態(tài)下的高速率疲勞試驗(yàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述橋梁結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置包括結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力模擬裝置、結(jié)構(gòu)疲勞振幅應(yīng)力模擬裝置和荷載傳遞裝置； 結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力模擬裝置:包括第一橫梁、第二橫梁和第三橫梁，所述第一橫梁的一端和第二橫梁的一端固定連接在反力墻上，且所述第一橫梁和第二橫梁分別垂直反力墻設(shè)置；所述第三橫梁的一端與反力墻可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且所述第三橫梁與反力墻垂直設(shè)置在第一橫梁和第二橫梁之間；所述第一橫梁、第二橫梁的另一端分別設(shè)有第一小孔、第二小孔，所述第三橫梁的中間位置設(shè)有第三小孔，所述第一小孔、第二小孔和第三小孔同軸設(shè)置；所述結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力模擬裝置還包括第一螺桿，所述第一螺桿依次穿過第一小孔、第二小孔和第三小孔，所述第一螺桿上套接有兩個(gè)彈簧，分別固定在第三橫梁的上表面和下表面； 結(jié)構(gòu)疲勞振幅應(yīng)力模擬裝置:包括變頻電機(jī)，所述變頻電機(jī)固定在第三橫梁的另一端的上方； 荷載傳遞裝置:所述荷載傳遞裝置設(shè)置在第三橫梁的另一端的下方；包括兩個(gè)錨固墩、第二螺桿、第三螺桿、第一鋼板、第二鋼板和兩個(gè)滾軸；所述第二螺桿的一端、第三螺桿的一端通過第一鋼板分別垂直固定在第三橫梁上，第二螺桿的另一端和第三螺桿的另一端通過第二鋼板固定；所述第一螺桿、第二螺桿上分別開設(shè)有小孔，所述小孔同軸設(shè)置；所述試件依次穿過第一螺桿與第二螺桿上開設(shè)的小孔，其兩端分別固定在兩個(gè)錨固墩上；所述試件的上下表面與第一鋼板、第二鋼板之間分別設(shè)有滾軸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述兩個(gè)錨固墩固定在剛性基座上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述第一螺桿與第一橫梁、第二橫梁、第三橫梁之間通過螺母固定。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述第二螺桿的一端、第三螺桿的一端通過第一鋼板用螺母分別垂直固定在第三橫梁上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述第三橫梁的一端通過鉸與反力墻可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述套接在第一螺桿上的兩個(gè)彈簧，與第一螺桿不接觸的兩一端分別通過螺母固定。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低成本高效率的鋼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述第一橫梁、第二橫梁和第三橫梁均采用型鋼，所述型鋼為工字鋼或H型鋼。
【文檔編號(hào)】G01M7-04GK204269331SQ201420728266
【發(fā)明者】黎明 [申請(qǐng)人]黎明, 唐永圣, 林旭川