自由升降式暴露试验装置、应用及其使用方法与流程

本发明涉及一种桥梁性能检测辅助装置，尤其涉及一种自由升降式暴露试验装置、应用及其使用方法。

背景技术：

大气暴露试验是一种自然环境试验，它是将非包装状态的产品暴露在自然环境中，在规定的时间内直接经受自然环境因素的综合作用，评价该产品的环境适应性。近年来钢桥与钢混组合桥在我国越来越得到广泛的应用，与此同时也带来了严峻的钢材腐蚀问题。为了更好的研究桥梁用钢的抗腐蚀性能，目前广泛采用的研究方法就是桥址处钢材大气暴露试验。将试样放置在专门的暴露架上并安放在主梁附近，定期检测试样性能，分析试样性能变化情况。

目前使用的暴露试验架并无统一标准，视各桥自身的设计而定，多放置在盖梁孔隙处、主梁检修通道上或悬挂在主梁外侧，这些位置无一例外都将给后续试样检测带来危险与不便。

有鉴于上述现有的暴露实验用装置存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种自由升降式暴露试验装置、应用及其使用方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，克服现有的暴露实验用装置存在的缺陷，而提供一种自由升降式暴露试验装置、应用及其使用方法，提高安全性能，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的自由升降式暴露试验装置，由轮滑部和暴露实验架组成，所述轮滑部通过绳索连接所述暴露实验架。

前述的自由升降式暴露试验装置，所述轮滑部包括设置在被测桥墩上部的至少四个顶部滑轮，以及设置在被测桥墩下部的至少四个底部滑轮。

前述的自由升降式暴露试验装置，所述暴露实验架包括试片放置架、连接弹簧、前伸缩杆、后伸缩杆和后支撑架；

所述前伸缩杆和后伸缩杆通过两组连接弹簧相连接，形成所述暴露实验架的主体结构，所述试片放置架固定在所述前伸缩杆上部，所述后伸缩杆上固定有所述后支撑架。

前述的自由升降式暴露试验装置，所述暴露实验架还包括有滚轮和轮轴，所述滚轮两个为一组，所述滚轮为多组，至少一组滚轮设置在所述试片放置架背面；所述后支撑架由设置滚轮的多根轮轴组成。

前述的自由升降式暴露试验装置，所述试片放置架包括有横杆、立杆、斜杆和夹具；所述斜杆依次与所述横杆和立杆相连，形成所述试片放置架的主体结构，所述横杆为多根，在所述横杆上设置用于固定试片的夹具。

前述的自由升降式暴露试验装置，所述底部滑轮为驱动滑轮，包括有滑轮体、摇杆、固定轴和旋转轴，

所述滑轮体为环形结构，在环形结构的中空处同轴线的设置有固定轴和旋转轴，所述摇杆与所述旋转轴固结。

前述的自由升降式暴露试验装置，所述底部滑轮还包括有插销口，在所述固定轴和旋转轴上均设置有插销口，多个插销口处在同一水平面上。

前述的自由升降式暴露试验装置应用于大气暴露试验。

前述的自由升降式暴露试验装置的使用方法，包括如下操作步骤：

（1）将所述顶部滑轮对称的安装在被测桥墩的两侧，并通过绳索连接，前后两侧各安装两个顶部滑轮，每个顶部滑轮负责提升暴露试验架的一个角，排除了操作过程中可能会出现的不均匀升降；多根绳索的设计也增加了安全系数。

（2）固定试片，在现场安装暴露实验架，所述暴露实验架的主体结构围抱住被测桥墩；暴露试验架分为试片放置架、后支撑架、前后伸缩杆、滚轮以及连接弹簧，试片放置架与后支撑架的两侧均设计有伸缩杆，可根据桥墩的宽度调节长度，使暴露试验架可以围抱住桥墩。试片放置架与后支撑架在现场通过连接弹簧连接，两者在与桥墩的接触面分别设置四个滚轮，减小吊升过程中的摩阻力。连接弹簧每侧从上到下至少设置三道，上侧弹簧刚度略小于下侧弹簧刚度，以应对桥墩在靠近墩顶处可能存在的变截面设计。

通过底部滑轮调节升降高度，并固定。

借由上述技术方案，本发明的自由升降式暴露试验装置、应用及其使用方法至少具有下列优点：

1.本发明首次提出升降式桥梁暴露试验架，并且可以在被测位置处自由升降，具体的升降高度根据实验要求而定，研究人员在每次试样检测时无需攀爬至暴露试验架安放试片，方便采样，降低危险性。

2.在暴露实验架主体结构的两侧均设置连接弹簧，并且连接杆也采用可伸缩的结构设置，使得暴露实验架在两个方向均可以伸缩，能够适用于不同设计的桥墩，适用范围广泛。

3.试片放置架的背后和后支撑架上都设置多个滚轮，可以最大限度的减少升降式桥梁暴露试验架在使用过程中与桥墩产生的摩擦，提高使用效率的同时延长使用寿命。

4.试片放置的夹具采用frp螺栓，与传统穿绳悬挂固定试片的方法相比可减小了试片在风载下的扰动，在提高高空放置安全性的同时使拆装更加方便。

5.本发明提出的升降式桥梁暴露试验架不仅可以适用于各种不同设计的桥梁，而且在降低危险性的同时方便后续多次重复试样检测，节省成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

附图说明

图1为自由升降式暴露试验装置结构示意图；

图2为暴露试验架结构示意图；

图3为试片放置架立体图；

图4为试片放置架另一角度立体图；

图5为底部滑轮立体图；

图6为底部滑轮另一角度立体图；

图中标记含义：1.顶部滑轮，2.底部滑轮，3.绳索，4.暴露实验架，5.试片放置架，6.连接弹簧，7.前伸缩杆，8.后伸缩杆，9.后支撑架，10.滚轮，11.轮轴，5-1.横杆，5-2.立杆，5-3.斜杆，5-4.夹具，2-1.插销口，2-2.滑轮体，2-3.摇杆，2-4.固定轴，2-5.旋转轴。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的自由升降式暴露试验装置、应用及其使用方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1

如图1~6所述本发明提出的自由升降式暴露试验装置,包括有顶部滑轮1、底部滑轮2、绳索3、暴露实验架4、试片放置架5、连接弹簧6、前伸缩杆7、后伸缩杆8、后支撑架9、滚轮10、轮轴11、横杆5-1、立杆5-2、斜杆5-3、夹具5-4、插销口2-1、滑轮体2-2、摇杆2-3、固定轴2-4、旋转轴2-5。

被测桥墩的上部设置四个顶部滑轮1，其中顶部滑轮1两个为一组对称的设置在被测桥墩的两侧，被测桥墩的下部设置四个底部滑轮2，同样的底部滑轮2两个为一组对称的设置在被测桥墩的两侧。

在第一次安装时，在被测桥墩顶部安装顶部滑轮1并挂绳索3，前后两侧各安装两个顶部滑轮1，每个顶部滑轮1负责提升暴露试验架的一个角，排除了操作过程中可能会出现的不均匀升降，方便控制。多根绳索3的设计也增加了安全系数，防止一根绳索断裂后暴露试验架直接从墩顶坠落。整体安装效果如图1所示。

底部滑轮2为驱动滑轮，包括有滑轮体2-2、摇杆2-3、固定轴2-4和旋转轴2-5，滑轮体2-2为环形结构，在环形结构的中空处同轴线的设置有固定轴2-4和旋转轴2-5，摇杆2-3与旋转轴2-5固结。在固定轴2-4和旋转轴2-5上均设置有插销口2-1，多个插销口2-1处在同一水平面上。固定轴2-4固定在桥墩上，其中一个插销口2-1与固定轴2-4固结，旋转轴2-5与固定轴2-4轴心线相同，与摇杆2-3和滑轮体2-2固结，并可绕轴心线转动。摇杆2-3带动旋转轴2-5运动，旋转轴2-5带动滑轮体2-2运动，滑轮体2-2带动绳索将暴露试验架提升。当提升至目标位置后，将插销依次穿过摇杆2-3与固定轴上2-4的插销口2-1，从而固定底部滑轮2。如图5、6所示。

暴露实验架4包括试片放置架5、连接弹簧6、前伸缩杆7、后伸缩杆8和后支撑架9，前伸缩杆7和后伸缩杆8通过两组连接弹簧6相连接，形成暴露实验架4的主体结构，可根据桥墩的宽度调节长度，使暴露试验架可以围抱住桥墩。试片放置架5固定在前伸缩杆7上部，后伸缩杆8上固定有后支撑架9，其中前伸缩杆7和后伸缩杆8的伸缩通过类似鱼竿的伸缩方式实现，或者任何能够实现伸缩的结构都可以应用。

暴露实验架4还包括有滚轮10和轮轴11，滚轮10穿在轮轴11上，实现滚动。滚轮10两个为一组，滚轮10最优选择为两组，两组滚轮10设置在试片放置架5背面；后支撑架9由设置滚轮10的两根轮轴11组成。

试片放置架5与后支撑架9在现场通过连接弹簧6连接，两者在与桥墩的接触面分别设置四个滚轮10，减小吊升过程中的摩阻力。连接弹簧6每侧从上到下至少设置三道，上侧弹簧刚度略小于下侧弹簧刚度，以应对桥墩在靠近墩顶处可能存在的变截面（墩底小墩顶大）设计。如图2所示。

试片放置架5包括有横杆5-1、立杆5-2、斜杆5-3和夹具5-4，斜杆5-3依次与横杆5-1和立杆5-2相连，形成试片放置架5的主体结构三角体，其中横杆5-1为多根，在横杆5-1上设置用于固定试片的夹具5-4，夹具5-4采用frp材质的螺栓，一对螺栓固定一个试片，与传统穿绳悬挂试片的方法相比，螺栓固定减小了试片在风荷载下的扰动，在提高高空放置安全性的同时使拆装更加方便。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。