一种正交异性桥面板u形肋与面板焊接处疲劳试验装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置，包括试件、试件约束装置、加载装置、控制装置、数据采集装置和计算机；试件固定在所述试件约束装置上，所述加载装置包括作动器和分载梁，所述控制装置连接所述作动器并施加垂直作用力，通过分载梁对称施加于试件的面板上；所述数据采集装置将数据传送到计算机，所述计算机连接所述控制装置。通过本实用新型所述装置进行疲劳试验，能够较为准确的反应U形肋与面板连接处的实际受力状态，其面板和U形肋的变形也与实际状态接近。
【专利说明】
一种正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置。
【背景技术】
[0002]在正交异性钢桥面板结构中，面板直接承受汽车轮载的作用，并将活载传递给U形肋(纵肋)。当汽车轮载位于相邻两U形肋之间时，U形肋与面板连接焊缝附近的面板和U形肋承受拉(压)力和弯矩的作用(如图la，Ib所示)，其中U形肋腹板承受压力和向外的弯矩，在此荷载作用下，U形肋与面板连接焊缝有可能产生沿着焊喉方向的疲劳裂纹。U形肋与面板连接焊缝出现疲劳裂纹后，特别是裂纹裂透焊缝后，U形肋与面板连接失效，面板局部下挠增大，不仅影响正常行车，而且修复非常困难，因此，该部位是钢桥面板抗疲劳设计的重点和难点。
[0003]国内外改善钢桥面板各种构造细节的抗疲劳性能主要是依据大量疲劳试验的成果。早期正交异性桥面板U形肋与面板连接处的疲劳试验主要采用以下两种方法:方法IU形肋两侧面板铰支，直接对U形肋施加荷载，此时U形肋腹板受拉，而实桥中U形肋通常处于受压状态;方法2为四点限位，试验装置繁琐，且U形肋受力很小，只是对面板面外变形有一定的约束。另外，美国和日本采用的一种试验加载方式，U形肋不承受力，而是作为焊接附属连接件，这种方法与U形肋与面板连接处的实际受力和变形状态不符。总之，国内外目前采用的试验方法，并不能很好的反应U形肋与面板连接处的实际受力状态。
【实用新型内容】
[0004]为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置。
[0005]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]—种正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置，包括:试件、试件约束装置、加载装置、控制装置、数据采集装置和计算机；
[0007]其中，所述试件固定在所述试件约束装置上；
[0008]所述加载装置包括作动器和分载梁，所述分载梁沿所述试件的横向布置，所述分载梁上端与所述作动器连接，且所述分载梁下端两侧分别焊接有圆钢棒，所述圆钢棒下端位于所述试件的上方，用于模拟在试件面板上施加线荷载；
[0009]所述控制装置连接所述作动器并施加垂直作用力，所述垂直作用力通过分载梁对称施加于试件上；
[0010]所述数据采集装置包括读数仪和多个应变片、多个位移传感器;所述应变片和位移传感器分别安装在所述试件上，且通过所述读数仪将数据传送到计算机，所述计算机连接所述控制装置。
[0011]进一步的，所述试件包括:
[0012]一个面板，其平行于水平方向；
[0013]—个U形肋，其长度与面板相同，通过焊接连接于所述面板底面；
[0014]进一步的，所述试件约束装置包括U形底座，所述U形底座中间设有与试件U形肋相对应的凹槽，所述试件U形肋与所述U形底座通过U形内衬板和高强度螺栓固定。
[0015]进一步的，试件面板两侧与分载梁相对应的位置的设有限位板，以固定所述分载梁，防止所述分载梁在试验过程中横向移动。
[0016]进一步的，所述限位板通过螺栓固定。
[0017]进一步的，所述数据采集装置包括8个应变片和3个位移传感器。
[0018]进一步的，应变片分别设置在试件的U形肋与面板的两条焊缝的端部，位移传感器分别布置在试件面板上U形肋的两侧和中间。
[0019]进一步的，所述U形底座底部固定在试验台座上。
[0020]本实用新型的有益效果为:
[0021]通过本实用新型所述装置进行疲劳试验，能够较为准确的反应U形肋与面板连接处的实际受力状态，其面板和U形肋的变形也与实际状态接近。
【附图说明】
[0022]图1a为U形肋与面板连接焊缝处板件受力示意图；
[0023]图1b为图1a中I处面板和U形肋承受的荷载；
[0024]图2a为本实用新型所述U形肋与面板焊接处疲劳试验装置结构示意图；
[0025]图2b为图2a的A-A截面示意图；
[0026]图3a为本实用新型实施例所述试件的几何尺寸示意图；
[0027]图3b为本实用新型实施例所述试件U形肋和面板角焊缝连接构造细节；
[0028]图4a为本实用新型所述试件横截面上应变片和位移传感器安装位置结构示意图；
[0029]图4b为本实用新型所述面板平面上应变片和位移传感器安装位置结构示意图；
[0030]图4c为图4a中I处应变片安装位置结构示意图；
[0031]图4d为图4b中II处应变片安装位置结构示意图；
[0032]其中，1-U形肋，2-面板，3-分载梁，4-圆钢棒，5-螺栓，6-限位板，7-高强度螺栓，8-内衬板，9-U形底座，I O-试验台座，11 -作动器。
【具体实施方式】
[0033]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0034]一种正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置，如图2a所示，包括:试件、试件约束装置、加载装置、控制装置、数据采集装置和计算机；
[0035]其中，所述试件固定在所述试件约束装置上；
[0036]所述试件包括:
[0037]一个面板2，其平行于水平方向；
[0038]—个U形肋I，其长度与面板2相同，通过焊接连接于所述面板2底面；
[0039]所述试件约束装置包括U形底座9，所述U形底座9中间设有与试件U形肋I相对应的凹槽，所述试件U形肋I与所述U形底座9通过U形内衬板8和高强度螺栓7固定。所述U形底座9底部固定在试验台座10上。
[0040]所述加载装置包括作动器11和分载梁3，所述分载梁3沿所述试件的横向布置，所述分载梁3上端与所述作动器11连接，且所述分载梁3下端两侧分别焊接有圆钢棒4，所述圆钢棒4下端位于所述试件的上方;试件面板2两侧与所述分载梁3相对应的位置的设有限位板6，以固定所述分载梁3 ο所述限位板6通过螺栓5固定。
[0041]所述控制装置连接所述作动器11并施加垂直作用力，所述垂直作用力通过分载梁3对称施加于试件上。
[0042]所述数据采集装置包括读数仪和多个应变片、多个位移传感器;所述应变片和位移传感器分别安装在所述试件上，且通过所述读数仪将数据传送到计算机，所述计算机连接所述控制装置。所述数据采集装置包括8个应变片和3个位移传感器。如图4a?4d，应变片分别设置在试件的U形肋与面板的两条焊缝的端部，位移传感器分别布置在试件面板上U形肋的两侧和中间。
[0043]由于试件加工误差、试验机作动器对中误差等原因，在荷载作用下，本来对称的结构实际受力可能不对称，在正式开始静载试验前首先预压2次，然后反复调整试件和分载梁位置，使得面板顶面4个角的应变基本接近。需要说明的是，为保证所施加的荷载尽量均匀地施加在试件上，总共18个试件全部粘贴了应变片进行调整，并进行了静载试验。
[0044]静载试验分级加载，从O开始，级差为5kN，一直加到65kN，重复3次，取平均值，即为试验结果。
[0045]所有应力和位移测点的实测值均随荷载的增加而线性增加，表明试件处于弹性工作状态;实测值和理论计算值吻合较好，表明理论计算较为真实地反应了实际结构的受力。
[0046]面板上4个测点的应力非常接近，表明试验荷载均匀、对称地施加在试件上。当试验荷载达到65kN时，最大应力为200MPa左右，远小于钢材的屈服应力。
[0047]在荷载作用于相邻两U形肋之间时，焊缝上垂直与焊喉方向存在着较大的应力，表明焊喉方向是潜在的疲劳裂纹方向。不同测点的应力值相差较大主要是受焊缝形状、应变片粘贴位置、以及焊缝熔透深度不同等因素的影响。
[0048]通过本实用新型所述装置进行疲劳试验，能够较为准确的反应U形肋与面板连接处的实际受力状态，其面板和U形肋的变形也与实际状态接近。
[0049]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置，其特征在于，包括:试件、试件约束装置、加载装置、控制装置、数据采集装置和计算机； 其中，所述试件固定在所述试件约束装置上； 所述加载装置包括作动器(11)和分载梁(3)，所述分载梁(3)沿所述试件的横向布置，所述分载梁(3)上端与所述作动器(11)连接，且所述分载梁(3)下端两侧分别焊接有圆钢棒(4)，所述圆钢棒(4)下端位于所述试件的上方； 所述控制装置连接所述作动器(11)并施加垂直作用力，所述垂直作用力通过分载梁(3)对称施加于试件上； 所述数据采集装置包括读数仪和多个应变片、多个位移传感器;所述应变片和位移传感器分别安装在所述试件上，且通过所述读数仪将数据传送到计算机，所述计算机连接所述控制装置。2.根据权利要求1所述的正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置，其特征在于，所述试件约束装置包括U形底座(9)，所述U形底座(9)中间设有与试件U形肋(I)相对应的凹槽，所述试件U形肋(I)与所述U形底座(9)通过U形内衬板(8)和高强度螺栓(7)固定。3.根据权利要求1所述的正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置，其特征在于，试件面板(2)两侧与所述分载梁(3)相对应的位置的设有限位板(6)，以固定所述分载梁⑶。4.根据权利要求3所述的正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置，其特征在于，所述限位板(6)通过螺栓(5)固定。5.根据权利要求1所述的正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置，其特征在于，所述数据采集装置包括8个应变片和3个位移传感器。6.根据权利要求1所述的正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置，其特征在于，应变片分别设置在试件的U形肋与面板的两条焊缝的端部，位移传感器分别布置在试件面板上U形肋的两侧和中间。7.根据权利要求2所述的正交异性桥面板U形肋与面板焊接处疲劳试验装置，其特征在于，所述U形底座(9)底部固定在试验台座(10)上。
【文档编号】G01N3/32GK205607789SQ201620279914
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】曾志斌, 史志强, 方兴, 吴玉刚, 鞠晓臣, 张太科, 鲜荣, 刘晓光, 赵欣欣, 赵体波, 荣峤
【申请人】中国铁道科学研究院, 广东省公路建设有限公司