一种低成本高效率的钢结构疲劳试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于桥梁工程技术领域，尤其涉及到一种低成本高效率的钢结构疲劳试验装置。
【背景技术】
[0002]在正常车辆交通荷载作用下，桥梁结构容易产生疲劳损伤，甚至导致结构失效。为了理解桥梁结构疲劳机理，一般采用实验室疲劳试验的方式对实际工况进行模拟，研宄结构的力学性能变化规律。通常，结构疲劳试验采用液压疲劳试验系统，主要存在以下几点不足:设备复杂，价格高；加载速率低，不能正确模拟交通荷载；输入与输出之间存在显著差【实用新型内容】
[0003]本实用新型针对现有技术的不足，提供一种低成本高效率的钢结构疲劳试验装置，设备简单，大幅改善了常用液压系统的低速率、输入-输出高误差等缺陷，适用性得到提尚。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为:
[0005]—种低成本高效率的钢结构疲劳试验装置，所述桥梁结构疲劳试验装置包括结构初始应力模拟装置、结构疲劳振幅应力模拟装置和荷载传递装置；
[0006]结构初始应力模拟装置:包括第一横梁、第二横梁和第三横梁，所述第一横梁的一端和第二横梁的一端固定连接在反力墙上，且所述第一横梁和第二横梁分别垂直反力墙设置；所述第三横梁的一端与反力墙可转动连接，且所述第三横梁与反力墙垂直设置在第一横梁和第二横梁之间；所述第一横梁、第二横梁的另一端分别设有第一小孔、第二小孔，所述第三横梁的中间位置设有第三小孔，所述第一小孔、第二小孔和第三小孔同轴设置；所述结构初始应力模拟装置还包括第一螺杆，所述第一螺杆依次穿过第一小孔、第二小孔和第三小孔，所述第一螺杆上套接有两个弹簧，分别固定在第三横梁的上表面和下表面；
[0007]结构疲劳振幅应力模拟装置:包括变频电机，所述变频电机固定在第三横梁的另一端的上方；
[0008]荷载传递装置:所述荷载传递装置设置在第三横梁的另一端的下方；包括两个锚固墩、第二螺杆、第三螺杆、第一钢板、第二钢板和两个滚轴；所述第二螺杆的一端、第三螺杆的一端通过第一钢板分别垂直固定在第三横梁上，第二螺杆的另一端和第三螺杆的另一端通过第二钢板固定；所述第一螺杆、第二螺杆上分别开设有小孔，所述小孔同轴设置；所述试件依次穿过第一螺杆与第二螺杆上开设的小孔，其两端分别固定在两个锚固墩上；所述试件的上下表面与第一钢板、第二钢板之间分别设有滚轴。
[0009]作为本实用新型的进一步优选，所述两个锚固墩固定在刚性基座上；
[0010]作为本实用新型的进一步优选，所述第一螺杆与第一横梁、第二横梁、第三横梁之间通过螺母固定；
[0011]作为本实用新型的进一步优选，所述第二螺杆的一端、第三螺杆的一端通过第一钢板用螺母分别垂直固定在第三横梁上；
[0012]作为本实用新型的进一步优选，所述第三横梁的一端通过铰与反力墙可转动连接;
[0013]作为本实用新型的进一步优选，所述套接在第一螺杆上的两个弹簧，与第一螺杆不接触的两一端分别通过螺母固定；
[0014]作为本实用新型的进一步优选，所述第一横梁、第二横梁和第三横梁均采用型钢，所述型钢为工字钢或H型钢。
[0015]通过以上技术方案，相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果:
[0016]1、本实用新型中采用了变频电机，大幅改善了常用液压系统的低速率、输入-输出高误差等缺陷，提高了本试验装置的适用性及其市场竞争力；
[0017]2、本实用新型中通过合理的结构设计，使得试件仅受到竖向荷载作用，减少了其他荷载(如扭转)对试验结果的影响，提高试验的可信度，有利于优化结构的疲劳设计；
[0018]3、 本实用新型中设备、设施简单，实现了结构疲劳试验的低成本，市场竞争力强，也为日后广泛研宄、认识桥梁结构疲劳问题提供了物质基础，为保障国家基础设施安全产生有益效果。
【附图说明】
[0019]图1所示为本实用新型的结构示意图；
[0020]其中:1为第一横梁，2为第二横梁，3为第三横梁，4为第一螺杆，5为第二螺杆，6为第三螺杆，7为弹簧，8为变频电机，9为锚固墩，10为第一钢板，11为第二钢板，12为滚轴。
【具体实施方式】
[0021]附图非限制性地公开了本实用新型所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本实用新型的技术方案。
[0022]图1所示，一种低成本高效率的钢结构疲劳试验装置，包括结构初始应力模拟装置、结构疲劳振幅应力模拟装置和荷载传递装置；
[0023]结构初始应力模拟装置:包括第一横梁1、第二横梁2和第三横梁3，所述第一横梁I的一端和第二横梁2的一端固定连接在反力墙上，且所述第一横梁I和第二横梁2分别垂直反力墙设置；所述第三横梁3的一端与反力墙可转动连接，且所述第三横梁3与反力墙垂直设置在第一横梁I和第二横梁2之间；所述第一横梁1、第二横梁2的另一端分别设有第一小孔、第二小孔，所述第三横梁3的中间位置设有第三小孔，所述第一小孔、第二小孔和第三小孔同轴设置；所述结构初始应力模拟装置还包括第一螺杆4，所述第一螺杆4依次穿过第一小孔、第二小孔和第三小孔，所述第一螺杆4上套接有两个弹簧7，分别固定在第三横梁3的上表面和下表面；
[0024]结构疲劳振幅应力模拟装置:包括变频电机8，所述变频电机8固定在第三横梁3的另一端的上方；
[0025]荷载传递装置:所述荷载传递装置设置在第三横梁3的另一端的下方；包括两个锚固墩9、第二螺杆5、第三螺杆6、第一钢板10、第二钢板11和两个滚轴12 ;所述第二螺杆5的一端、第三螺杆6的一端通过第一钢板10分别垂直固定在第三横梁3上，第二螺杆5的另一端和第三螺杆6的另一端通过第二钢板11固定；所述第一螺杆4、第二螺杆5上分别开设有小孔，所述小孔同轴设置；所述试件依次穿过第一螺杆4与第二螺杆5上开设的小孔，其两端分别固定在两个锚固墩9上；所述试件的上下表面与第一钢板10、第二钢板11之间分别设有滚轴12。
[0026]在疲劳试验开始时，首先需要设置结构在自重下的初始应力，将第三横梁3上下表面固定的弹簧7实施不同程度的预紧，通过第三横梁3的传递，将在试件上产生一个初始静力竖向荷载。当第三横梁3绕铰上下运动时，两个弹簧7中会额外产生一对平衡的竖向荷载，所以在疲劳试验中弹簧7只是为试件提供初始应力，而不影响试件的其他受力状态。在力传递过程中，第一横梁1、第二横梁2为第三横梁3提供了支反作用，因此，实际中要求第一横梁1、第二横梁2的刚度一般大于第三横梁3。同时，在第三横梁3将何在传递给试件的过程中，由于两个滚轴12的作用，仅有竖向荷载将传递给试件。在第三横梁3端部固定的变频电机8主要提供一个离心力，力的大小可通过设置电机转子的转速和转动半径来决定，该离心力能够使第三横梁3产生周期性的上下振动，并将该振动传递给试件，从而实现结构的反复应力试验。
[0027]通过本试验装置，可以实现桥梁结构在考虑自重初始应力状态下的高速率疲劳试验。
【主权项】
1.一种低成本高效率的钢结构疲劳试验装置，其特征在于:所述桥梁结构疲劳试验装置包括结构初始应力模拟装置、结构疲劳振幅应力模拟装置和荷载传递装置； 结构初始应力模拟装置:包括第一横梁、第二横梁和第三横梁，所述第一横梁的一端和第二横梁的一端固定连接在反力墙上，且所述第一横梁和第二横梁分别垂直反力墙设置；所述第三横梁的一端与反力墙可转动连接，且所述第三横梁与反力墙垂直设置在第一横梁和第二横梁之间；所述第一横梁、第二横梁的另一端分别设有第一小孔、第二小孔，所述第三横梁的中间位置设有第三小孔，所述第一小孔、第二小孔和第三小孔同轴设置；所述结构初始应力模拟装置还包括第一螺杆，所述第一螺杆依次穿过第一小孔、第二小孔和第三小孔，所述第一螺杆上套接有两个弹簧，分别固定在第三横梁的上表面和下表面； 结构疲劳振幅应力模拟装置:包括变频电机，所述变频电机固定在第三横梁的另一端的上方； 荷载传递装置:所述荷载传递装置设置在第三横梁的另一端的下方；包括两个锚固墩、第二螺杆、第三螺杆、第一钢板、第二钢板和两个滚轴；所述第二螺杆的一端、第三螺杆的一端通过第一钢板分别垂直固定在第三横梁上，第二螺杆的另一端和第三螺杆的另一端通过第二钢板固定；所述第一螺杆、第二螺杆上分别开设有小孔，所述小孔同轴设置；所述试件依次穿过第一螺杆与第二螺杆上开设的小孔，其两端分别固定在两个锚固墩上；所述试件的上下表面与第一钢板、第二钢板之间分别设有滚轴。
2.根据权利要求1所述的低成本高效率的钢结构疲劳试验装置，其特征在于:所述两个锚固墩固定在刚性基座上。
3.根据权利要求2所述的低成本高效率的钢结构疲劳试验装置，其特征在于:所述第一螺杆与第一横梁、第二横梁、第三横梁之间通过螺母固定。
4.根据权利要求3所述的低成本高效率的钢结构疲劳试验装置，其特征在于:所述第二螺杆的一端、第三螺杆的一端通过第一钢板用螺母分别垂直固定在第三横梁上。
5.根据权利要求4所述的低成本高效率的钢结构疲劳试验装置，其特征在于:所述第三横梁的一端通过铰与反力墙可转动连接。
6.根据权利要求5所述的低成本高效率的钢结构疲劳试验装置，其特征在于:所述套接在第一螺杆上的两个弹簧，与第一螺杆不接触的两一端分别通过螺母固定。
7.根据权利要求6所述的低成本高效率的钢结构疲劳试验装置，其特征在于:所述第一横梁、第二横梁和第三横梁均采用型钢，所述型钢为工字钢或H型钢。
【专利摘要】本实用新型提供一种低成本高效率的钢结构疲劳试验装置，所述桥梁结构疲劳试验装置包括结构初始应力模拟装置、结构疲劳振幅应力模拟装置和荷载传递装置；本实用新型大幅改善了常用液压系统的低速率、输入-输出高误差等缺陷，提高了本试验装置的适用性及其市场竞争力；通过合理的结构设计，使得试件仅受到竖向荷载作用，减少了其他荷载对试验结果的影响，提高试验的可信度，有利于优化结构的疲劳设计。
【IPC分类】G01M7-04
【公开号】CN204269331
【申请号】CN201420728266
【发明人】黎明
【申请人】黎明, 唐永圣, 林旭川
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年11月28日