橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置製造方法
2023-05-08 00:06:31 2
橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置製造方法
【專利摘要】一種橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置，包括底座、橋梁模型、小車以及感應器組，橋梁模型設置在所述底座上並包括主橋、第一引橋及第二引橋，第一引橋、第二引橋設置在主橋的兩端且主橋的兩端分別通過鉸支座和滾動支座與底座連接，所述第一引橋、第二引橋及主橋上部形成有一直通的橋面；小車放置在所述橋面上並能在其上以一定速度行駛，感應器組，包括用於測量的垂直於橋面方向的衝擊力的第一感應器和用於測量順橋面方向的衝擊力的第二感應器，設置於主橋與第一引橋、第二引橋的接縫處。與現有技術相比，該測試裝置結構簡單，有效模擬車輛上下橋時對橋梁伸縮縫結構的衝擊作用，準確測試衝擊力，可為高性能橋梁伸縮縫設計、施工與維護提供理論依據。
【專利說明】橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及土木與交通工程領域，尤其涉及一種橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝 置。
【背景技術】
[0002] 橋梁在溫度等因素作用下，將產生縱向的膨脹和收縮，為了滿足這種變形，需要在 兩梁端之間或梁端與橋臺之間設置伸縮縫。由於伸縮縫長期承受車輛的動力荷載，因此伸 縮縫是橋梁結構的薄弱部位，也是當前橋梁上的主要破壞位置，而車輛車輪的動力荷載則 是伸縮縫設計、施工、維護的關鍵參數。當前的橋梁規範中，尚沒有針對伸縮縫，提出作用於 其上的車輪動力荷載的理論計算方法和實驗測試方法。由於車輛對伸縮縫的衝擊荷載與車 輛的運動、車輛和橋梁的振動相關，因此這是一個複雜的衝擊動力學問題，設計一套精細的 伸縮縫所受衝擊力的測試裝置，對於橋梁伸縮縫設計荷載的實驗與理論研究，具有重要的 實用價值，對於當前橋梁工程的技術進步，則具有現實的緊迫性。
[0003] 伸縮縫位於兩梁端之間，或者橋梁與橋臺之間。伸縮縫衝擊力測試裝置要能夠反 映車輛上橋前、後的行駛狀態與振動，以及橋梁的振動。利用該裝置進行實驗時，需要獲取 伸縮縫受到的車輪衝擊力，以及橋梁和車輛的振動數據，然後以實驗數據作為研究基礎，獲 取伸縮縫衝擊力的分析理論，為橋梁結構，特別是其中伸縮縫的設計和維護奠定基礎。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是針對現有技術而提供一種能真實模擬車輛經過橋 梁（包括伸縮縫）全過程、有效測量車輛在上橋和下橋時對伸縮縫結構衝擊力的橋梁伸縮 縫跳車衝擊力測試裝置。
[0005] 本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為：一種橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試 裝置，其特徵在於包括：底座；橋梁模型，設置在所述底座上，包括主橋、第一引橋及第二引 橋，所述主橋包括第一端部和第二端部並分別通過第一支座和第二支座與底座相連，所述 第一引橋設置在主橋的第一端部並通過第三支座與底座相連，所述第二引橋設置在主橋的 第二端部並通過第四支座與底座相連，所述第一引橋與主橋以及第二引橋與主橋之間分別 形成伸縮縫結構，所述第一引橋、第二引橋及主橋上部形成有一直通的橋面，小車放置在所 述橋面上並能在其上行駛；以及感應器組，用於測量所述小車對伸縮縫結構的衝擊力，包括 用於測量垂直於橋面方向的衝擊力的第一感應器和用於測量順橋面方向的衝擊力的第二 感應器，並且分別設置於所述第二支座和第三支座上。
[0006] 所述第一支座為滾動支座而第二支座為鉸支座，使得主橋在負荷下，主橋的端部 能自由的轉動和滑動，消除撓度對主橋內部結構的影響。
[0007] 為測量小車在主橋橋梁行駛過程中主橋的撓度變化，所述主橋底部間隔設置有多 個用於測量主橋撓度的測量工具。
[0008] 作為優選，所述感應器組包括一個第一感應器和兩個第二感應器，且兩個第二感 應器相對設置在第一感應器的兩側，這樣能較好地採集所需要的衝擊力數據。
[0009] 為使小車在橋面上以一定速度平穩行駛，使得測試結果較準確，所述橋梁模型兩 側的底座上分別設有用於牽引小車的牽引組件，該牽引組件包括牽引輪和繞設在牽引輪上 的牽引繩，所述小車通過牽引繩與牽引輪聯動。
[0010] 所述小車的具體實現方式可有多種，作為優選，所述小車包括小車支架和設置在 小車支架底部且用於小車在橋面上行駛的四個行走輪，所述小車支架的內部設置有用於調 節小車整體重量的調重組件而外部四周設置有與橋面兩側的側壁貼合的導向輪，調重組件 可根據測試需要對小車重量及其分布進行調整，而導向輪可引導小車在橋面上按照設計路 線正常行駛。
[0011] 進一步，所述小車支架包括上板和下板，所述調重組件包括設置在下板上的支撐 柱以及套設在該支撐柱上的砝碼，如此設計使得調重組件功能的實現十分簡單，輕鬆增減 砝碼即可實現小車重量的改變。
[0012] 為反映測試過程中小車內部結構的振動對伸縮縫所受衝擊力的影響，需要設置車 輛的懸架體系，具體地，行走輪的輪軸上設置有軸杆，該軸杆的一端通過一桿座套設在輪軸 上並鄰近行走輪內側，另一端穿過下板而露於小車支架中且設置有外螺紋，該軸杆上套設 有一彈簧且該彈簧分別與下板底面和杆座頂面相抵。
[0013] 作為優選，所述上板為絕緣輕質板，如有機玻璃板等，不僅可以減輕小車的整體重 量，使得整個測試裝置結構更穩定，而且絕緣輕質板上可加設其他電測元件，如加速傳感 器、振動傳感器等，從而可擴展該裝置的測試範圍，使其測試功能更多元化，從而更好地應 用於橋梁性能檢測試驗中。
[0014] 所述橋面兩端部分別設置有沿橋面寬度方向延伸的緩衝墊，避免小車行駛至橋面 末端時因慣性作用而掉落。
[0015] 與現有技術相比，本發明的優點在於：設置橋梁模型和小車，模擬真實橋梁中車輛 上橋和下橋通過主橋和引橋間的伸縮縫時對主橋和引橋的衝擊，通過感應器組採集主橋和 引橋之間的伸縮縫受衝擊時的垂直於橋面方向的衝擊力和順橋面方面的衝擊力；該測試裝 置結構簡單，有效模擬車輛上下橋時對橋梁及其伸縮縫的衝擊作用，測試結果準確可靠，可 為高性能橋梁與伸縮縫設計提供理論依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明實施例中橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置立體結構示意圖；
[0017] 圖2為本發明實施例中橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置局部分解圖；
[0018] 圖3為圖2中I部分放大圖；
[0019] 圖4為圖2中II部分放大圖；
[0020] 圖5為本發明實施例中小車立體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0022] 如權利要求1?5所示，橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置包括底座2、橋梁模型1 中的主橋11和引橋、小車3以及感應器組20,其中主橋11兩端分別為第一端部111和第二 端部112,引橋包括第一引橋12和第二引橋13且分別設置在主橋11的第一端部111和第 二端部112,即第一引橋12與第一端部111間形成伸縮縫結構而第二引橋13與第二端部 112間形成伸縮縫結構，並且，引橋與主橋11上部形成一直通的橋面14。本實施例中，底座 2為兩個並分別設置在橋梁模型1的兩端，第一引橋12的自由端通過一第五支座10與底座 2連接而另一端通過第三支座7與底座2相連，同樣，第二引橋13的自由端也通過一第六支 座16與底座2連接而另一端通過第四支座9與底座2相連，第三支座7為鉸支座，而上述 第五支座10、第六支座16以及第四支座9均為固定支座；主橋11的第一端部111和第二端 部112分別通過第一支座6和第二支座8與底座2相連，其中第一支座6為滾動支座而第 二支座8為鉸支座，第一支座6包括支座架61和設置在支座架61上的雙滾輪62,主橋11 的第一端部111放置在雙滾輪62輪面上，當主橋11因負荷而使橋梁跨中產生撓度時，橋梁 靜止時的中心軸線彎曲，從而使得橋梁的水平方向距離縮短，因此將主橋11兩端的支座分 別設計成鉸支座和滾動支座，使得主橋11在負荷下，主橋11的端部能自由的轉動和滑動， 消除撓度對主橋11內部結構的影響。
[0023] 上述橋面14上放置有小車3,橋梁模型1兩側的底座2上分別設置有一用於牽引 小車3的牽引組件4,該牽引組件4包括基座41、設置在基座41上的牽引輪42以及繞設在 牽引輪42上的牽引繩（未示出），小車3通過牽引繩與牽引輪42聯動，從而使得該小車3 能一定速度在橋面14上行駛。本實施例中的小車3包括小車支架31和設置在小車支架31 底部且用於小車3在橋面14中行駛的四個行走輪32,左右兩側的行走輪32間穿設有輪軸 35且兩輪間的輪距按工程車的輪距同比例縮小。小車支架31呈長方體狀，包括上下設置的 上板311和下板312以及連接在上板311和下板312之間的連接柱313,其中，下板312上 設置有用於調整小車3整體重量的調重組件33,本實施例中調重組件33為兩個，均布在下 板312的前後兩端，分別包括設置在下板312上的支撐柱331以及套設在該支撐柱331上 的砝碼332,測試過程中可根據需要增減砝碼332從而改變小車3整體重量，十分方便；本 實施例中上板311為絕緣輕質板，如有機玻璃板等，這樣不僅可以減輕小車3的整體重量， 使得整個測試裝置結構更穩定，而且絕緣輕質板上可加設其他電測元件，如加速傳感器、振 動傳感器等，從而可擴展該裝置的測試範圍，使其測試功能更多元化，從而更好地應用於橋 梁性能檢測試驗中。下板312的四角處分別安裝有一導向輪34且各導向輪34分別與橋面 14兩側的側壁貼合，導向輪34可引導小車3在橋上沿著設計路線正常行駛，由於小車3在 橋面14中以一定速度行駛，為防止小車3行駛至橋面14末端時因慣性作用而掉落，橋面14 的兩端部分別設置有沿橋面寬度方向延伸的緩衝墊15。行走輪32的輪軸35上設置有軸 杆362,該軸杆362的一端通過一桿座361套設在輪軸35上並鄰近行走輪32內側，另一端 穿過下板312而露於小車支架31中且設置有外螺紋（未示出），該軸杆362上套設有一彈 簧363且該彈簧363分別與下板312底部和杆座361頂部相抵，如此設計可反映車輛的懸 架系統對其振動的影響，如圖5所示，當小車3內部結構整合度較高未受懸架系統影響時， 可在軸杆362的外螺紋上旋上螺母364,使得車體直接支撐在行走輪32上。
[0024] 為測試小車3經過引橋和主橋11的伸縮縫時對橋梁模型1的衝擊荷載，該裝置上 安裝有用於測量主橋11或引橋衝擊力的感應器組20,該感應器組20安裝在第二支座8和 第三支座7上，分別用於測量第一引橋12和主橋11之間的伸縮縫受到的車輛輪胎的衝擊 力，每一感應器組20均包括用於測量的垂直於橋面14方向的衝擊力的第一感應器22和用 於測量順橋面方向的衝擊力的第二感應器21，本實施例中每一感應器組20包括一個第一 感應器22和兩個第二感應器21，且兩第二感應器21相對設置在第一感應器22的兩側，這 樣能較好地採集所需的衝擊力數據。
[0025] 當小車3在主橋11橋梁上行駛時，橋梁在彎矩作用下因撓曲而引起的垂直於軸線 的線位移，為了反映這種橋梁結構的振動情況，在主橋11底部間隔設置多個用於測量主橋 11撓度的測量工具，本實施例中，測量工具為千分表5,千分表5為4個，分別設置於主橋11 底部的中心和四分之一處，從而準確獲取小車3行駛過程中，主橋11橋梁中心和四分之一 處的撓度。
[0026] 測試時，將小車3放置於第二引橋13處，在牽引輪42的牽引下小車3駛過第二引 橋13與主橋11的接縫處，第三支座7上的第一感應器22與第二感應器21分別採集小車 3駛上主橋11時對主橋11的垂直於橋面14方向衝擊力和順橋面14方向的衝擊力，小車3 駛入主橋11橋梁後，主橋11底部的千分表5分別記錄在小車3負荷下主橋11橋梁在中心 處以及四分之一處的撓度，隨後小車3駛過主橋11與第一引橋12的接縫處，第二支座8上 的第一感應器22與第二感應器21分別米集小車駛入第一引橋12時第一引橋12的垂直於 橋面14方向的衝擊力和順橋面14方向的衝擊力，最後小車3在緩衝墊15的緩衝下停止， 分析採集的數據為橋梁設計提供理論依據。
【權利要求】
1. 一種橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置，其特徵在於包括： 底座（2); 橋梁模型（1)，設置在所述底座（2)上，包括主橋（11)、第一引橋（12)及第二引橋 (13)，所述主橋（11)包括第一端部（111)和第二端部（112)並分別通過第一支座（6)和第 二支座（8)與底座（2)相連，所述第一引橋（12)設置在主橋（11)的第一端部（111)並通 過第三支座（7)與底座（2)相連，所述第二引橋（13)設置在主橋（11)的第二端部（112) 並通過第四支座（9)與底座（2)相連，所述第一引橋（12)與主橋（11)以及第二引橋（13) 與主橋（11)之間分別形成伸縮縫結構，所述第一引橋（12)、第二引橋（13)及主橋（11)上 部形成有一直通的橋面（14); 小車（3)，放置在所述橋面（14)上並能在橋面上行駛；以及 感應器組（20)，用於測量所述小車（3)對伸縮縫結構的衝擊力，包括用於測量垂直於 橋面（14)方向的衝擊力的第一感應器（22)和用於測量順橋面（14)方向的衝擊力的第二 感應器（21)，並且分別設置於所述第二支座（8)和第三支座（7)上。
2. 如權利要求1所述的橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置，其特徵在於：所述第一支座 (6)為滾動支座而第二支座（8)為鉸支座。
3. 如權利要求2所述的橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置，其特徵在於：所述主橋（11) 底部間隔設置有多個用於測量主橋（11)撓度的測量工具。
4. 如權利要求1或2或3所述的橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置，其特徵在於：所述 感應器組（20)包括一個第一感應器（22)和兩個第二感應器（21)，且兩個第二感應器（21) 相對設置在第一感應器（22)的兩側。
5. 如權利要求1或2或3所述的橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置，其特徵在於：所述 橋梁模型⑴兩側的底座⑵上分別設有用於牽引小車⑶的牽引組件（4)，該牽引組件 (4)包括牽引輪（42)和繞設在牽引輪（42)上的牽引繩，所述小車（3)通過牽引繩與牽引輪 (42)聯動。
6. 如權利要求1或2或3所述的橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置，其特徵在於：所述 小車（3)包括小車支架（31)和設置在小車支架（31)底部且用於小車（3)在橋面（14)中 行駛的四個行走輪（32)，所述小車支架（31)的內部設置有用於調節小車（3)整體重量的調 重組件（33)而外部四周設置有與橋面（14)左右側壁貼合的導向輪（34)。
7. 如權利要求6所述的橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置，其特徵在於：所述小車支架 (31) 包括上板（311)和下板（312)，所述調重組件（33)包括設置在下板（312)上的支撐柱 (331)以及套設在該支撐柱（331)上的砝碼（332)。
8. 如權利要求7所述的橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置，其特徵在於：所述行走輪 (32) 的輪軸（35)上設置有軸杆（362)，該軸杆（362)的一端通過一桿座（361)套設在輪軸 (35)上並鄰近行走輪（32)內側，另一端穿過下板（312)而露於小車支架（31)中且設置有 外螺紋，該軸杆（362)上套設有一彈簧（363)且該彈簧（363)分別與下板（312)底部和杆 座（361)頂部相抵。
9. 如權利要求6所述的橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置，其特徵在於：所述上板（311) 為絕緣輕質板。
10. 如權利要求1或2或3所述的橋梁伸縮縫跳車衝擊力測試裝置，其特徵在於：所述 橋面（14)的兩端部分別設置有沿橋面（14)寬度方向延伸的緩衝墊（15)。
【文檔編號】G01L5/00GK104122023SQ201410362450
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】丁勇, 林雲 申請人:寧波大學