本发明涉及桥梁冲击测试,具体为一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量方法及装置。
背景技术:
1、斜交高速公路桥梁是一种桥梁结构,专门设计用于处理高速公路交叉点的交通流。与直交桥梁不同,斜交桥梁的交叉角度不是直角,而是斜角。这种设计可以有效地解决交通流量大的交叉点问题,提升通行效率,并减少交通冲突。
2、经检索,中国发明专利,公开号cn112763303a公开了一种全应变率动静组合加载多功能岩石力学试验系统与方法,该装置用于对试件施加全应变率动静组合载荷,实现了深部地下工程围岩在多相多场复杂赋存条件下压缩、弯曲、剪切等物理力学特征精准分析的有益效果。
3、又如,中国发明专利,公开号cn110108571a公开了一种动静组合加载的试验装置及试验方法,该装置能够对试件施加三向静荷载,三向静载荷大小可调、互不影响,静载与动载的加载过程也互不影响,模拟了岩土体赋存的真实的静、动荷载环境。
4、现有的技术及现有的桥梁荷载冲击装置在实际应用中仍然存在一定的缺陷:现有的技术及现有的桥梁载荷冲击装置一般是通过施加边界载荷后直接进行冲击试验,而斜交桥的桥墩除了受到桥体的轴向载荷外还有风载荷产生的径向载荷,因此,桥墩试样在没有受到长期轴向载荷及径向载荷作用的情况下直接开展冲击试验,不能模拟真实情况下结构的服役状态,不能得到服役状态下试样的准确抗冲击实验数据。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量方法及装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量装置,包括第一反力架、第二反力架和控制器,所述第一反力架和第二反力架之间设置有支撑架,支撑架包括两个侧板,两个侧板之间的底部固定有两个底部连接板,两个底部连接板的相对侧均开设有限位槽,两个侧板之间活动设置有活动板,活动板底部固定有限位块,限位块与限位槽相适配;
3、试样位于两个底部连接板之间,试样两端均固定有支撑块,支撑块与侧板及活动板之间通过连接件进行可拆卸式连接;
4、靠近活动板一侧的侧板板体上固定有第一动态加载液压缸,活动板侧面固定有第一压力传感器,动态加载时,第一动态加载液压缸的伸缩端与第一压力传感器侧面相挤压;
5、靠近活动板一侧的支撑块顶部设置有侧加载机构;
6、侧加载机构包括两个加载组件,加载组件分布在试样的两侧,初始状态下,两个加载组件相互平行,通过两个加载组件模拟试样服役状态下其顶部受到的径向载荷;
7、第一反力架和第二反力架之间还设置有测量件。
8、更进一步的,所述测量件包括设置在支撑架底部的底板,底板的顶端固定有若干个测距传感器,测距传感器位于试样的正下方,用于监测试样在加载冲击过程中的弯曲变形情况。
9、更进一步的,所述测量件为位移传感器,位移传感器固定在活动板的一侧,用于监测试样在加载冲击过程中的位移情况。
10、更进一步的,所述侧加载机构还包括两个侧连接架,两个侧连接架分布在试样的两侧,两个侧连接架的相对侧均固定有抵压块;
11、两个侧连接架之间通过固定件进行固定后,两个抵压块分别与试样的两侧相挤压;
12、两个侧连接架外侧均固定有横支撑板,两个加载组件分别位于横支撑板的顶部;
13、两个加载组件顶部设置有牵引件。
14、更进一步的,两个所述侧连接架侧面分别固定有第一弧形支撑板和第二弧形支撑板,第一弧形支撑板和第二弧形支撑板的中部均开设有通槽,通槽内固定有弧形导向杆,弧形导向杆的杆体上活动插接有滑块;
15、两个滑块分别与第一弧形支撑板和第二弧形支撑板之间固定有第一拉力弹簧和第二拉力弹簧。
16、更进一步的,所述加载组件包括支撑轴,支撑轴的顶端固定有支撑杆,滑块底端固定有第二动态加载液压缸,第二动态加载液压缸的伸缩端固定有压板;
17、支撑杆顶端固定有若干个插杆,插杆与压板活动插接,支撑杆的顶端固定有第二压力传感器;
18、滑块沿着弧形导向杆进行移动时,第二动态加载液压缸绕着支撑轴的中轴线进行转动。
19、更进一步的,所述牵引件包括中部拉绳,中部拉绳两侧分别与两个滑块侧面相连接;
20、其中一个滑块的侧面固定有侧面拉绳,侧面拉绳与收卷器相连接,收卷器设置在第一弧形支撑板或者第二弧形支撑板的侧面。
21、一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量方法,包括下列步骤:
22、步骤一、通过吊机将试样吊在底部连接板的顶部,通过连接件将试样两侧与侧板及活动板进行固定;
23、步骤二、将两个侧连接架移动至试样顶部的支撑块两侧,通过固定件对两个侧连接架进行固定,此时抵压块对试样侧面相挤压,然后将中部拉绳两侧分别与两个滑块侧面进行连接;
24、步骤三、通过控制器控制第一动态加载液压缸伸长,第一压力传感器受到第一动态加载液压缸伸缩端挤压后产生压力变化,压力值实时传送到中央控制系统,当压力值达到轴向设定值时,控制器控制第一动态加载液压缸停止伸长;
25、保压12-24天,在本步骤保压期间内,如果第一压力传感器的压力减小,控制器控制第一动态加载液压缸伸长,从而使第一压力传感器的压力值始终为轴向设定值,实现对轴向载荷的动态调整;
26、步骤四、控制器控制位于右侧θ1角位置的第二动态加载液压缸伸长,当第二压力传感器的压力值达到相应角度下的径向设定值时,控制器控制第二动态加载液压缸停止伸长;
27、保压2-4天,收卷器对侧面拉绳进行收卷,将第二动态加载液压缸移动到角位置,保压2-4天,收卷器对侧面拉绳再次进行收卷,将第二动态加载液压缸移动到θ3角位置;
28、步骤五、完成步骤四后,控制器控制位于左侧θ3角位置的第二动态加载液压缸伸长,控制器控制位于右侧θ3角位置的第二动态加载液压缸复位,当左侧第二压力传感器的压力值达到相应角度下的径向设定值时,控制器控制左侧第二动态加载液压缸停止伸长;
29、保压2-4天,收卷器对侧面拉绳进行放卷,将左侧第二动态加载液压缸移动到θ2角位置,保压2-4天,收卷器对侧面拉绳再次进行放卷,将第二动态加载液压缸移动到θ1角位置;
30、在本步骤及步骤四的保压期间内,如果第二压力传感器的压力减小,控制器控制第二动态加载液压缸伸长,直至第二压力传感器的压力值为相应角度下的径向设定值,实现对径向载荷的动态调整;
31、步骤六、通过收卷器的收放,将其中一个加载组件移动到该侧θ1、θ2及θ3中的任意一个角度位置,控制器控制第二动态加载液压缸伸长,直至第二压力传感器的压力值达到相应角度下的径向设定值,最后对试样进行竖向冲击试验。
32、更进一步的,在进行冲击试验时,第一压力传感器和第二压力传感器的压力值实时传送给中央控制系统,中央控制系统将第一压力传感器和第二压力传感器检测得到的压力值分别与轴向设定值及相应角度下的径向设定值进行比较,当出现差值时,通过控制器控制第一动态加载液压缸及第二动态加载液压缸的伸缩来对活动板及试样侧面的压力进行调节,以保证测试过程中压力的恒定。
33、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
34、该斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量方法及装置,设置有第一反力架、第二反力架、支撑架、第一动态加载液压缸、第一压力传感器、侧加载机构和加载组件,在进行冲击试验前,对轴向压力和径向压力值进行保压,在保压期间内,轴向压力值和相应角度下的径向压力值始终保持为相应的设定值,实现轴向载荷和径向载荷的动态调整,模拟真实情况下结构的服役状态,得到服役状态下试样的准确抗冲击实验数据。
35、同时,在进行冲击试验时,中央控制系统对第一压力传感器和第二压力传感器检测得到的压力值与相应角度下的径向设定值进行比较,当出现差值时,通过控制器控制第一动态加载液压缸及第二动态加载液压缸的伸缩来对活动板及试样侧面的压力进行调节,以保证测试过程中压力的恒定,实现冲击过程中对试样的动态载荷加载和动态调整,进一步的提高了服役状态下试样的准确抗冲击实验数据。
1.一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量装置,包括第一反力架(1)、第二反力架(2)和控制器,其特征在于:所述第一反力架(1)和第二反力架(2)之间设置有支撑架(3),支撑架(3)包括两个侧板(301),两个侧板(301)之间的底部固定有两个底部连接板(302),两个底部连接板(302)的相对侧均开设有限位槽,两个侧板(301)之间活动设置有活动板(4),活动板(4)底部固定有限位块(401),限位块(401)与限位槽相适配;
2.根据权利要求1所述的一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量装置,其特征在于:所述测量件包括设置在支撑架(3)底部的底板(11),底板(11)的顶端固定有若干个测距传感器(12),测距传感器(12)位于试样(5)的正下方,用于监测试样(5)在加载冲击过程中的弯曲变形情况。
3.根据权利要求1所述的一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量装置,其特征在于:所述测量件为位移传感器,位移传感器固定在活动板(4)的一侧,用于监测试样(5)在加载冲击过程中的位移情况。
4.根据权利要求1所述的一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量装置,其特征在于:所述侧加载机构(7)还包括两个侧连接架(701),两个侧连接架(701)分布在试样(5)的两侧,两个侧连接架(701)的相对侧均固定有抵压块(704);
5.根据权利要求4所述的一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量装置,其特征在于:两个所述侧连接架(701)侧面分别固定有第一弧形支撑板(801)和第二弧形支撑板(802),第一弧形支撑板(801)和第二弧形支撑板(802)的中部均开设有通槽,通槽内固定有弧形导向杆(803),弧形导向杆(803)的杆体上活动插接有滑块(903);
6.根据权利要求5所述的一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量装置,其特征在于:所述加载组件(9)包括支撑轴(901),支撑轴(901)的顶端固定有支撑杆(902),滑块(903)底端固定有第二动态加载液压缸(904),第二动态加载液压缸(904)的伸缩端固定有压板;
7.根据权利要求5所述的一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量装置,其特征在于:所述牵引件包括中部拉绳(101),中部拉绳(101)两侧分别与两个滑块(903)侧面相连接;
8.一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量方法,使用了权利要求1-7任意一项所述的动态荷载冲击测量装置,其特征在于:包括下列步骤:
9.根据权利要求8所述的一种斜交高速公路桥梁的动态荷载冲击测量方法,其特征在于:在进行冲击试验时,第一压力传感器(601)和第二压力传感器(905)的压力值实时传送给中央控制系统,中央控制系统将第一压力传感器(601)和第二压力传感器(905)检测得到的压力值分别与轴向设定值及相应角度下的径向设定值进行比较,当出现差值时,通过控制器控制第一动态加载液压缸(6)及第二动态加载液压缸(904)的伸缩来对活动板(4)及试样(5)侧面的压力进行调节,以保证测试过程中压力的恒定。