一种道路既有声屏障的力学性能测试方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种道路既有声屏障的力学性能测试方法及系统，所述声屏障包括立柱和隔声屏板，且立柱通过螺栓固定在道路上。所述方法包括：步骤1，在声屏障上选择应变测点、立柱位移测点和螺栓位移测点；步骤2，按从小到大的顺序，向声屏障立柱中部分级施加水平推力荷载；步骤3，每级水平推力荷载施加完成后，测量应变测点的应力变化情况、立柱位移测点的水平方向位移变化情况以及螺栓位移测点的竖向位移变化情况。本发明能够在不破坏道路既有声屏障的前提下，对其力学性能进行现场检测，操作简单，成本低，时间短，效果明显。
【专利说明】 一种道路既有声屏障的力学性能测试方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程质量检测领域，特别是涉及一种道路既有声屏障的力学性能测试方法及系统。
【背景技术】
[0002]随着城市交通设施及车辆的不断增加，道路与居民距离的逐渐拉近，为了防止车辆的噪音影响到居民的正常工作和生活，城市道路设置越来越多的声屏障以阻止噪声污染。
[0003]城市道路是城市交通的大动脉，具有车流量大的特点，一旦道路既有声屏障发生倾覆事故，将造成严重的交通事故，同时对高架桥下车辆及行人安全造成巨大威胁。道路既有声屏障是指已安装在道路上的声屏障。目前《道路声屏障结构技术规程》(DG/TJ08-2086-2011)对声屏障试件力学性能试验有相关规定，但其针对的是未安装到道路上的声屏障的力学性能检测，并未对如何进行道路既有声屏障的力学性能现场试验进行相关说明。
[0004]根据相关技术要求，验证道路既有声屏障力学性能是否满足设计要求，最直接有效的方法为在声屏障上施加设计等效均布荷载，观察声屏障力学性能是否合格。但众所周知，现场试验时，对均布荷载精确模拟施加难度非常大，且不易做到精确控制。因此，本发明提出了一种道路既有声屏障的力学性能测试方法，采用单点集中荷载对道路既有声屏障进行力学性能测试。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种道路既有声屏障的力学性能测试方法及系统，用于解决对道路既有声屏障进行现场力学性能测试的技术问题。
[0006]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种道路既有声屏障的力学性能测试方法，所述声屏障包括立柱和隔声屏板，且立柱通过螺栓固定在道路上，包括以下步骤:
[0007]步骤1，在声屏障上选择应变测点、立柱位移测点和螺栓位移测点；
[0008]步骤2，按从小到大的顺序，向声屏障立柱中部分级施加水平推力荷载；
[0009]步骤3，每级水平推力荷载施加完成后，测量应变测点的应力变化情况、立柱位移测点的水平方向位移变化情况以及螺栓位移测点的竖向位移变化情况。
[0010]对应地，本发明的技术方案还包括用于上述道路既有声屏障的力学性能测试方法的系统，包括千斤顶、脚手架、荷载传力装置、荷载反力装置、油泵、应变计和千分表；
[0011]所述千斤顶，其通过脚手架托起，并安置在声屏障立柱中部，且千斤顶出顶方向指向立柱，千斤顶轴线与立柱垂直，所述千斤顶用于向声屏障施加水平推力荷载；
[0012]所述荷载传力装置，其一端连接所述千斤顶，另一端连接所述荷载反力装置，且所述荷载传力装置通过脚托架托起，与千斤顶处于同一水平线上，用于调节向声屏障施加的水平推力荷载；[0013]所述荷载反力装置，用于提供荷载反力；
[0014]所述油泵，用于向所述千斤顶的油缸充油；
[0015]所述应变计，用于测量应变测点的应力变化情况；
[0016]所述千分表，用于测量立柱位移测点的水平方向位移变化情况以及螺栓位移测点的竖向位移变化情况。
[0017]本发明的有益效果是:本发明能够在不破坏道路既有声屏障的前提下，对其力学性能进行现场检测，优点是操作简单，成本低，时间短，效果明显，能够验证声屏障结构是否能够满足设计荷载的要求，最终判断声屏障力学性能是否合格。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为声屏障上测点布置示意立面图；
[0019]图2为声屏障上测点布置示意平面图；
[0020]图3为本发明所述道路既有声屏障的力学性能测试方法的流程示意图；
[0021]图4为声屏障的力学性能测试的现场示意图。
[0022]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0023]1、立柱，2、隔声屏板，3、应变测点，4、立柱位移测点，5、螺栓位移测点，6、千斤顶，
7、脚手架，8、荷载传力装置，9、荷载反力装置。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0025]如图1及图2所示，声屏障包括立柱I和隔声屏板2，且立柱I通过螺栓固定在道路上。本实施例给出了一种道路既有声屏障的力学性能测试方法，如图3所示，包括以下步骤:
[0026]步骤1，在声屏障上选择应变测点3、立柱位移测点4和螺栓位移测点5 ；
[0027]步骤2，按从小到大的顺序，向声屏障立柱中部分级施加水平推力荷载；
[0028]步骤3，每级水平推力荷载施加完成后，测量应变测点的应力变化情况、立柱位移测点的水平方向位移变化情况以及螺栓位移测点的竖向位移变化情况。
[0029]传统均布荷载精确模拟施加难度非常大，本实施例选定测点，进行单点集中荷载，不仅施加起来容易，而且能做到精确控制。单点集中荷载利用位移等效原则，即单点集中荷载与均布荷载所得的最大理论水平位移相同，将设计均布荷载等效转换为单点集中荷载，现场实施对声屏障立柱施加单点集中荷载，测量声屏障在分级加载过程中的应力、变形等情况，综合考虑并对声屏障的力学性能进行评价。
[0030]基于上述三个步骤，具体的实施过程主要包括以下几个部分。
[0031](一)测点布置
[0032]如图1及图2所示选择立柱根部的任意测试点作为应变测点3，用于测定不同荷载等级作用下立柱根部应力变化情况。
[0033]沿立柱高度方向，等间距选择若干个测试点作为立柱位移测点4( 一般选择3至4个位移测点)，用以测定不同荷载等级作用下立柱水平方向位移变化情况。[0034]选择声屏障内侧的两个螺栓的顶部作为螺栓位移测点5，用以测定不同荷载等级作用下立柱水平方向位移变化情况。
[0035](二)力学性能测试过程
[0036]I)荷载分级
[0037]试验中采用分级加载方式，一般向声屏障施加四级水平推力荷载，一级卸载，且各级水平推力荷载的比例分别为最大集中荷载值的30%、60%、80%和100%。
[0038]采用分级荷载是因为对于道路既有声屏障做试验时，现场是在道路上，因此不可能做破坏性试验，即就不能一次性加到100%，因为对于其力学性能不合格的声屏障直接加到100%就有可能破坏从而危害到道路及行人的安全。基于这个出发点，如果在加载过程中，比如加到80%时，已达到了理论计算值，那么现场再加载时就需谨慎，因此再加到100 %就有可能导致声屏障的破坏。
[0039]分级加载的另外一个目的就是通过分级加载看看声屏障的变形或者应力是否沿线性分步，即验证其力学性能是否保持弹性。
[0040]2)荷载施加过程
[0041]如图4所示，进行上述力学性能测试方法的系统包括千斤顶6、脚手架7、荷载传力装置8、荷载反力装置9、油泵、应变计和千分表；
[0042]所述千斤顶，其通过脚手架托起，并安置在声屏障立柱中部，且千斤顶出顶方向指向立柱，千斤顶轴线与立柱垂直，所述千斤顶用于向声屏障施加水平推力荷载；
[0043]所述荷载传力装置，其一端连接所述千斤顶，另一端连接所述荷载反力装置，且所述荷载传力装置通过脚托架托起，与千斤顶处于同一水平线上，用于调节向声屏障施加的水平推力荷载；所述荷载反力装置，用于提供荷载反力；所述油泵，用于向所述千斤顶的油缸充油；所述应变计，用于测量应变测点的应力变化情况；所述千分表，用于测量立柱位移测点的水平方向位移变化情况以及螺栓位移测点的竖向位移变化情况。其中，所述荷载传力装置采用方钢；所述荷载反力装置采用重载车。在向立柱施加力的时候，是利用千斤顶完成的，力的作用是相互的，所以必须有一个装置给千斤顶提供一个力，才能使千斤顶施加力到别的物体上，该装置即为荷载反力装置。
[0044]试验中安放好千斤顶，并连接荷载传力装置后，通过手动油泵向千斤顶油缸充油，对被检测的声屏障分级施加水平推力荷载。
[0045]每级荷载加载完毕后，要稳定一段时间，即需等待声屏障稳定后再进行应变测点、立柱位移测点和螺栓位移测点的测，一般情况下稳定时间为10?15min，最后一级荷载稳定30min，在稳定的时间内应仔细观察声屏障形状变化，有无开焊、断裂等现象，在稳定时间结束时，观测各项读数；卸载后，稳定30min，然后读取残余变形及应变。其中，残余变形=残余值/总值，总值为加载到100%时声屏障的变形或者应变值，残余值为卸载后声屏障的变形或应变值。
[0046]3)结果评定
[0047]道路既有声屏障力学性能现场试验检测结果评定一般分为以下2种:
[0048]第I种，声屏障在各级荷载作用下，当发生以下任何一种情况时，为“不满足设计要求”。
[0049]a)出现断裂或者开焊等异常现象；[0050]b)实测位移大于《道路声屏障结构技术规程》(DG/TJ08-2086-2011)的规定允许值；
[0051]c)实测位移或应力值大于理论计算值；
[0052]d)残余变形或应变大于20%，声屏障无法自然恢复到起始位置。
[0053]第2种，声屏障在各级荷载作用下，当同时具体以下条件，为“满足设计要求”。
[0054]a)未出现断裂或者开焊等异常现象；
[0055]b)实测位移或应力小于理论计算值及规范允许值；
[0056]c)残余变形或应变小于20%，能自然恢复到起始位置。
[0057]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种道路既有声屏障的力学性能测试方法，所述声屏障包括立柱和隔声屏板，且立柱通过螺栓固定在道路上，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，在声屏障上选择应变测点、立柱位移测点和螺栓位移测点； 步骤2，按从小到大的顺序，向声屏障立柱中部分级施加水平推力荷载； 步骤3，每级水平推力荷载施加完成后，测量应变测点的应力变化情况、立柱位移测点的水平方向位移变化情况以及螺栓位移测点的竖向位移变化情况。
2.根据权利要求1所述的道路既有声屏障的力学性能测试方法，其特征在于，所述在声屏障上选择应变测点具体包括:选择立柱根部的任意测试点作为应变测点。
3.根据权利要求1所述的道路既有声屏障的力学性能测试方法，其特征在于，所述在声屏障上选择立柱位移测点具体包括:沿立柱高度方向，等间距选择若干个测试点作为立柱位移测点。
4.根据权利要求1所述的道路既有声屏障的力学性能测试方法，其特征在于，所述在声屏障上选择螺栓位移测点具体包括:选择声屏障内侧的两个螺栓的顶部作为螺栓位移测点。
5.根据权利要求1所述的道路既有声屏障的力学性能测试方法，其特征在于，所述步骤2中向声屏障施加四级水平推力荷载，且各级水平推力荷载的比例分别为最大集中荷载值的 30%、60%、80%和 100%。
6.根据权利要求1所述的道路既有声屏障的力学性能测试方法，其特征在于，所述步骤3中，每级水平推力荷载施加完成后，需等待声屏障稳定后再进行应变测点、立柱位移测点和螺栓位移测点的测量。
7.根据权利要求6所述的道路既有声屏障的力学性能测试方法，其特征在于，在等待声屏障稳定的时间内，观察声屏障的形状变化以及观察声屏障是否有开焊和断裂的现象。
8.一种采用权利要求1至8中任一所述的道路既有声屏障的力学性能测试方法进行测试的系统，其特征在于，包括千斤顶、脚手架、荷载传力装置、荷载反力装置、油泵、应变计和千分表; 所述千斤顶，其通过脚手架托起，并安置在声屏障立柱中部，且千斤顶出顶方向指向立柱，千斤顶轴线与立柱垂直，所述千斤顶用于向声屏障施加水平推力荷载； 所述荷载传力装置，其一端连接所述千斤顶，另一端连接所述荷载反力装置，且所述荷载传力装置通过脚托架托起，与千斤顶处于同一水平线上，用于调节向声屏障施加的水平推力荷载； 所述荷载反力装置，用于提供荷载反力； 所述油泵，用于向所述千斤顶的油缸充油； 所述应变计，用于测量应变测点的应力变化情况； 所述千分表，用于测量立柱位移测点的水平方向位移变化情况以及螺栓位移测点的竖向位移变化情况。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述荷载传力装置采用方钢。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述荷载反力装置采用重载车。
【文档编号】G01N3/10GK104007018SQ201410222934
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】何杰, 张锐, 陈鹏, 王学博 申请人:北京中交桥宇科技有限公司