一種高精度動態測量的120MN橋梁支座測試機的製作方法

2024-02-24 01:53:15

本發明涉及高速鐵路橋梁建築技術領域，具體而言，涉及一種高精度動態測量的120MN橋梁支座測試機。

背景技術：

為了節省日益稀缺的土地,近年來,高速鐵路的建設以橋代路，已越來越成為共識，如京滬高速鐵路橋梁佔線路總長達80%以上，橋梁支座是架設於墩臺上，頂面支承橋梁上部結構的裝置，其功能為將上部結構固定於墩臺，承受作用在上部結構的各種力，並將它可靠地傳給墩臺；在各種外力的作用下，支座能適應上部結構的轉角和位移，使上部結構可自由變形而不產生額外的附加內力；橋梁支座是橋梁結構的一個重要組成部分，當支座失效時，將會導致橋梁結構整體失效；如果橋梁支座選擇不當，或者設計不合理，其後果是在橋梁上部或者下部造成結構的破壞， 隨著現代社會的發展，大型和特大型橋梁支座的應用越來越多，而現有技術已經無法滿足大噸位橋梁支座的力學性能檢測要求。國內現有用於橋梁支座進行剪切彈性模量測試的時候，水平缸連接器是直接與水平油缸的活塞杆固定連接，在實際操作過程中，需要將水平油缸調節到準確的高度位置，才能進行剪切彈性模量的測量，操作複雜，導致橋梁支座的數據測量效率低；而且在進行轉角試驗時，現有的橋梁支座測量機是採用液壓缸的活塞杆直接推動承載橫梁，此方法的受力較直接，不易對承載橫梁產生穩定的作用力，影響最終的轉角試驗測量值精確度。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種高精度動態測量的120MN橋梁支座測試機以達到承載板與測量裝置之間的快速連接，對轉角試驗提供穩定作用力，提供橋梁支座剪切彈性模量、轉角試驗以及豎向壓縮試驗的測量效率的目的，解決現有的橋梁支座測量機對橋梁支座的剪切彈性模量、轉角試驗以及豎向壓縮試驗測量效率低以及大型鐵路橋梁支座的檢測的問題。

為實現本發明目的，採用的技術方案為：一種高精度動態測量的120MN橋梁支座測試機，其特徵在於，該系統包括底座、主機機械部分、水平剪切部分、垂向加載部分、轉角加載部分以及測控部分，其中：

所述水平剪切部分、垂向加載部分、轉角加載部分均安裝在主機機械部分構成加載主體，所述垂向加載部分包括沿底座豎直方向滑動設置的中梁和固定於主機機械部分上端的多個垂直液壓缸，多個垂直液壓缸對中梁提供垂直方向加載；所述水平剪切部分包括位於位於主機機械部分水平方向上的水平缸連接器和驅動其沿豎直方向滑動的升降跟隨裝置，水平缸連接器設有對其提供水平加載的水平油缸；所述轉角加載部分包括頂轉槓桿，頂轉槓桿的端部與底座鉸接，頂轉槓桿的下方設有驅動其轉動的頂轉液壓缸；所述中梁與主機機械部分的端面之間還設有承載裝置，承載裝置的一端與水平缸連接器通過扣接裝置連接，另一端與頂轉槓桿相接觸；所述測控部分均分別與水平剪切部分、垂向加載部分和轉角加載部分電連接。

進一步地，所述測控部分包括控制微機、伺服控制器、位移傳感器、力傳感器，所述位移傳感器和力傳感器均與控制微機電連接，控制微機與伺服控制器電連接，伺服控制器分別與水平油缸、垂直液壓缸以及轉角液壓缸電連接。

進一步地，所述水平油缸、升降跟隨裝置、頂轉液壓缸以及主油缸的相應位置上均設有位移傳感器；所述主油缸、水平油缸、升降油缸還連接有用於測試加載力的力傳感器。

進一步地，所述承載裝置包括依次依次安裝的上支座底板、橡膠底板、減磨層、上擺和水平缸連接器；所述橡膠底板的圓柱面上貼附有應變片壓力傳感器。

進一步地，所述扣接裝置包括U型連接塊，所述水平缸連接器和承載橫梁的端部均設有與U型連接塊端部相裝配的通孔。

進一步地，所述水平剪切部分還包括升降臺支架，升降臺支架與水平油缸固定連接，所述升降臺支架的兩端固定連接有導向板，導向板之間形成與水平缸連接器端部相匹配的滑槽；所述水平油缸的活塞杆與水平缸連接器的端部固定連接。

進一步地，所述升降跟隨裝置包括工作檯和豎直滑動設置在工作檯上的滑動圓筒，所述滑動圓筒的一端與升降臺支架的底部固定連接，另一端固定連接有升降油缸。

進一步地，所述頂轉液壓缸固定在底座的豎直方向上，頂轉液壓缸的活塞杆端部位於頂轉槓桿的中部下方。

進一步地，所述垂直液壓缸設有三個且連接有電液伺服閥，垂直液壓缸之間採用多缸並聯技術。

採用本發明具有如下優點：

1.本申請的承載橫梁兩側放置有橋梁支座試樣，當橋梁支座測試機將橋梁支座試樣壓緊，通過升降跟隨裝置將水平缸連接器調節至與承載橫梁對齊的位置，兩者之間裝配U型連接塊，實現承載橫梁和水平缸連接器之間的橫向作用力的傳遞，但可在豎直方向的一定範圍內活動，整個裝置操作簡單，且相對於現有橋梁支座測試機不會造成承載橫梁的變形；

2.本申請在測量橋梁支座的轉角試驗時，通過頂轉液壓缸的伸出以帶動頂轉槓桿的轉動，頂轉槓桿的端部推動承載橫梁的端部，實現承載橫梁沿兩個橋梁支座試樣的軸中點為圓心產生轉動，從而得到橋梁支座試樣的轉角性能，相對於現有的壓力測試機的轉角試驗更加穩定，不易損壞用於轉角試驗的支撐杆；

3.本申請的位移傳感器和力傳感器在進行豎向壓縮試驗、水平試驗以及轉角試驗的時候，能夠自動採集相應的試驗數據，並將數據反饋至中央處理器進行分析和計算，從而得到橋梁支座的豎向壓縮變形和殘餘變形等力學性能、抗剪彈性模量以及轉角性能；

4.通過採用大噸位的液壓系統提供試驗加載力源，採用自動化程序控制，採用自動化檢測軟體，可同時對壓、剪、轉的變形和力進行測試，並自動調整補償豎向試驗力，有效提高水平向加載或轉角試驗加載時的檢測性；

5.本申請的橋梁支座試驗機加載力值較大，對於大噸位橋梁支座的質量控制和其成品力學性能的質量控制的程度較好，檢測設備及檢測手段較為豐富，能實現120MN承載力的橋梁支座測試，其力學性能質量能通過試驗得以有效試驗。

附圖說明

圖1是本發明提供的一種高精度動態測量的120MN橋梁支座測試機的結構示意圖；

圖2是本發明提供的一種高精度動態測量的120MN橋梁支座測試機的連接結構示意圖；

圖3是本發明提供的一種高精度動態測量的120MN橋梁支座測試機的連接結構俯視圖；

圖4是本發明提供的一種高精度動態測量的120MN橋梁支座測試機的水平油缸結構示意圖；

圖5是本發明提供的一種高精度動態測量的120MN橋梁支座測試機的局部放大圖。

附圖標記：1為主油缸、2為位移傳感器、3為上梁、4為立柱、5為中梁、6為上支座底板、7為橡膠底板、8為減磨層、9為上擺、10為剪切板、11為扣接裝置、12為水平缸連接器、13為升降臺支架、14為拉壓力傳感器、15為水平油缸、16為工作檯面、17為升降傳感器、18為升降油缸、19為底座、20為變片壓力傳感器、21為頂轉缸位移傳感器、22為頂轉槓桿、23為工作檯、24為頂轉液壓缸、25為滑動圓筒、26為位移測試系統、27為力學測試系統、28為計算機、29為液壓系統、30為連接板、31為通孔、32為支撐架、33為導向板、34為導向槽。

具體實施方式

下面通過具體的實施例子並結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。

圖1、圖2、圖3、圖4及圖5出示了一種高精度動態測量的120MN橋梁支座測試機，其特徵在於，該系統包括工作檯、主機機械部分、水平剪切部分、垂向加載部分、轉角加載部分、測控部分以及液壓部分，其中：

所述水平剪切部分、垂向加載部分、轉角加載部分均安裝在主機機械部分構成加載主體，所述垂向加載部分包括沿底座19豎直方向滑動設置的中梁和固定於主機機械部分上端的多個垂直液壓缸1，多個垂直液壓缸1對中梁5提供垂直方向加載；所述水平剪切部分包括位於位於主機機械部分水平方向上的水平缸連接器12和驅動其沿豎直方向滑動的升降跟隨裝置，水平缸連接器12設有對其提供水平加載的水平油缸15；所述轉角加載部分包括頂轉槓桿22，頂轉槓桿22的端部與底座19鉸接，頂轉槓桿22的下方設有驅動其轉動的頂轉液壓缸24；所述中梁5與主機機械部分的端面之間還設有承載裝置，承載裝置的一端與水平缸連接器12通過扣接裝置11連接，另一端與頂轉槓桿22相接觸；所述測控部分均分別與水平剪切部分、垂向加載部分和轉角加載部分電連接。

其中，所述水平缸連接器12包括連接板30，連接板30的端部設有與水平油缸15的活塞杆相匹配的導向槽34且活塞杆與導向槽34之間設有限位螺釘，連接板30與水平油缸15的活塞杆相對應的位置上設有螺紋孔，限位螺釘裝配在螺紋孔的內部，限位螺釘將活塞杆連接在連接板30上，實現橫向位移的作用傳動。

水平油缸15固定連接在支撐架32上，所述支撐架32的兩端固定連接有導向板33，導向板33之間形成與連接板30端部相匹配的滑槽，連接板33的端部與滑槽的內壁相接觸；所述水平油缸15的活塞杆與連接板30的端部固定連接。

而主油缸1安裝在上梁3 上；當剪切板10與水平油缸15不在同一平面，存在微小誤差時，由於用U型連接塊11連接，將不會影響工作正常進行；頂轉槓桿22與剪切板10的接觸點，比頂轉油缸24與剪切板10的接觸點更靠近支座，減少了剪切板10的變形對測試結果的影響；頂轉缸位移傳感器21與頂轉槓桿22連接，可以直接度量頂轉槓桿的位移。

所述測控部分包括控制微機、伺服控制器、位移傳感器、力傳感器，所述位移傳感器和力傳感器均與控制微機電連接，控制微機與伺服控制器電連接，伺服控制器分別與水平油缸15、垂直液壓缸1以及轉角液壓缸24電連接；計算機控制軟體和分析軟體是自動化測試的核心，對於控制部分，有觸控螢幕，參數設置，流程設置，在位移測量和力測量的輔助下，可以按預訂流程控制實驗。

所述水平油缸15、升降跟隨裝置、頂轉液壓缸24以及主油缸1的相應位置上均設有位移傳感器；所述主油缸1、水平油缸15、升降油缸18還連接用於測試加載力的力傳感器；所述上梁3與中梁5之間連接有位移傳感器2；所述升降臺支架13與底座19之間連接有升降傳感器17；所述水平油缸15上設有拉壓力傳感器14；所述頂轉槓桿22與底座19之間連接有頂轉缸位移傳感器21。

所述承載裝置包括依次安裝的上支座底板6、橡膠底板7、減磨層8、上擺9和剪切板12；所述橡膠底板7的圓柱面上貼附有應變片壓力傳感器20；應變片壓力傳感器20貼在橡膠底板7的圓柱面上，測量橡膠的受力和變形，通過數字處理，實時反映受力和變形狀態，是構成動態測量系統的重要部分。

所述扣接裝置11包括U型連接塊，所述水平缸連接器12和剪切板10的端部均設有與U型連接塊端部相裝配的通孔。

所述水平剪切部分還包括升降臺支架13，升降臺支架13與水平油缸15固定連接，所述升降臺支架13的兩端固定連接有導向板，導向板之間形成與水平缸連接器12端部相匹配的滑槽；所述水平油缸15的活塞杆與水平缸連接器12的端部固定連接。

所述升降跟隨裝置包括工作檯面16和豎直滑動設置在工作檯面16上的滑動圓筒25，所述滑動圓筒25的一端與升降臺支架13的底部固定連接，另一端固定連接有升降油缸18。升降臺支架13固定於滑動圓筒25上，輔助於另外四根導向柱，由升降油缸18推動升降臺支架13上下運動，跟隨橋梁支架的變形，使水平油缸15和剪切板10在同一水平面上。

所述頂轉液壓缸24固定在工作檯23的豎直方向上，頂轉液壓缸24的活塞杆端部位於頂轉槓桿22的中部下方。

所述垂直液壓缸1設有三個且連接有電液伺服閥24，多個垂直液壓缸之間採用多缸並聯技術；電液伺服閥24具有動態響應快、控制精度高、使用壽命長等優點，可以平穩的控制水平，垂直，轉角全方位的測試，再通過力傳感器自動採集試驗數據。

位移測試系統26中包括光柵、電子尺實現位置控制功能；

力學測試系統27中包括應變傳感器、液壓壓力傳感器；

計算機28中包括帶觸控螢幕、印表機具有操作、控制，統計，分析，畫圖等功能；

液壓系統29中包括泵站、電氣控制櫃提供壓力。

具體的測試步驟如下：

豎向壓縮試驗時，由液壓系統中的主油泵提供液壓源，使主油缸下降，推動中梁5在立柱4上滑動，將試樣放入工作檯，對試樣施加了一個豎向的載荷，進一步，通過安裝在中梁5 的光柵位移傳感器2測出各種試驗荷載下試樣的豎向壓縮形變，可以通過測試軟體計算獲得試樣的豎向壓縮變形和殘餘變形等力學參數；

水平試驗時，前序步驟如同豎向試驗，當在對試樣施加了一定的豎向荷載後，保持荷載不變，再由水平油缸15提供力源，對水平缸連接器12施加水平向試驗力，驅使水平缸連接器12帶動剪切板10對試樣形成一個水平的載荷；進一步，水平油缸15連接有拉壓力傳感器14和力傳感器，當剪切板10驅使試樣產生的推力大於試樣和剪切板10之間的阻力時，力傳感器通過記錄水平缸連接器12推動試樣產生位移瞬間的水平力，獲得橋梁支座試樣的初始摩擦係數，重複上述步驟數次，可獲得試樣的摩阻性能，此步驟也可作為普通板式橡膠支座剪切彈性模量測試，不同的是軟體將採集記錄分級加載下各級變形數據，從而獲得試樣的抗剪彈性模量；

轉角試驗時，前序步驟如同豎向試驗，當在對試樣施加了一定的豎向荷載後，保持荷載不變，再由頂轉油缸24對頂轉槓桿22施加試驗力，驅使頂轉槓桿22對剪切板10的一端施加一個向上的力，使得剪切板10以相對放置於承載裝置中兩個試樣中軸中點為圓心產生轉動；進一步，頂轉油缸24連接有力傳感器，可通過力傳感器記錄相應的力轉角測試數據，頂轉缸位移傳感器21與頂轉槓桿22連接，可以直接度量頂轉槓桿的位移，從而得以檢測橋梁支座試樣的轉角性能。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。