一种铁路混凝土梁人行道的疲劳试验装置的制作方法

本实用新型属于铁路桥梁领域，涉及一种铁路混凝土梁人行道的疲劳试验装置。

背景技术：

按照横截面形状不同，铁路混凝土梁分为板式梁、T形梁和箱形梁。为了方便工务人员养护维修施工方便，一般在混凝土梁单侧或双侧挡砟墙外设置人行道。人行道包括支架、步行板、栏杆等，电缆槽一般设置在人行道支架外侧。支架分为钢筋混凝土支架和三角形钢支架，通过高强度螺栓与挡砟墙内的预埋件连接。步行板分为钢筋混凝土板、钢板、橡塑板、复合材料板等，安装于支架上。栏杆分为钢筋混凝土栏杆和钢栏杆，连接于支架上。当列车通过桥梁时，混凝土梁上下振动，悬臂安装于混凝土梁挡砟墙外侧的人行道也随之上下振动，由于其质量较大，就会在支架与预埋件连接处产生较大的反复集中应力，当循环次数达到一定程度就会发生疲劳断裂，从而导致人行道垮塌。我国已经发生多起铁路混凝土梁人行道垮塌事故，其中绝大多数发生在挡砟墙内的预埋件为U形螺栓的混凝土梁，后来将预埋件改为了T形钢。

有鉴于此，有必要对人行道与混凝土梁挡砟墙连接的疲劳问题进行研究，目前的研究只是针对U形螺栓本身的疲劳，还没有有效的方法进行足尺模型的疲劳试验。

另外，由于现有人行道的钢结构容易腐蚀，钢筋混凝土结构容易出现裂纹、露筋、不密实、折断等现象，养护维修工作量大，故国内已经在研究新型人行道。为了验证新型人行道自身及其与混凝土梁预埋件连接的疲劳性能，也有必要采用足尺节段模型进行疲劳试验。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种铁路混凝土梁人行道的疲劳试验装置，用于检验悬臂安装于铁路混凝土梁挡砟墙侧面的人行道在列车通过时由于上下振动引起的疲劳承载能力，具有结构简单、操作方便、通用性好等优点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种铁路混凝土梁人行道的疲劳试验装置，包括：

钢框架，其呈门框状，竖直固定在地面上；

疲劳试验机，其竖直设置，所述疲劳试验机顶部的固定端固定在钢框架的顶部横梁上，所述疲劳试验机底部的作动器连接工装；

工装，其呈等腰三角形状，竖直放置；所述等腰三角形的顶部设有法兰盘，所述工装通过法兰盘连接疲劳试验机底部的作动器；所述等腰三角形的底边设有钢梁，所述钢梁的两侧腹板对称连接有若干个T形钢，人行道的支架对应连接于T形钢；

所述钢梁的底部连接有地面限位结构。

进一步的，所述工装包括法兰盘、两个斜撑、立柱、加劲杆和钢梁，其由两个斜撑和钢梁组成等腰三角形，立柱位于等腰三角形的底边中线处，法兰盘固定在立柱顶端，两个斜撑和钢梁之间还设有加劲杆，所述加劲杆与立柱平行设置。

进一步的，所述疲劳试验机的固定端通过高强度螺栓固定在钢框架的顶部横梁上；所述法兰盘通过高强度螺栓与疲劳试验机的作动器连接；

所述工装的各部件之间采用高强度螺栓或焊接而成；

所述T形钢与钢梁的两侧腹板及所述T形钢与人行道的支架之间的连接均通过高强度螺栓。

进一步的，所述钢梁的截面形式为箱形或工字形，所述钢梁的两侧腹板钻有多列螺栓孔，以适应人行道支架间距不同的情况。

进一步的，所述钢梁截面形式为箱形时，所述钢梁的上翼缘和下翼缘设有若干个手孔；

所述钢梁截面形式为工字形时，所述钢梁的上翼缘和下翼缘之间设有若干块加强板。

进一步的，所述地面限位结构包括限位件和地面限位装置，其中，至少两个限位件连接于钢梁的下翼缘或两端，地面限位装置通过地锚螺栓固定于地面，所述限位件插入地面限位装置的竖板内。

进一步的，所述疲劳试验装置包括两种作用方式：

第一种，安装了人行道的工装悬挂于疲劳试验机上，疲劳试验机的作动器按照位移控制模式以设定的振幅和频率进行上下往复运动；

第二种，疲劳试验机的作动器始终压在安装了人行道的工装上，作动器按照力控制模式以设定的振幅和频率进行上下往复运动。

进一步的，第一种作用方式中，限位件插入地面限位装置的竖板内，且所述限位件与地面限位装置的水平板留有距离，该距离大于疲劳试验时疲劳试验机作动器的上下振幅；

第二种作用方式中，限位件为套有弹簧的钢棒，弹簧与地面限位装置的水平板接触，钢棒与所述水平板之间留有疲劳试验时钢棒不接触到水平板的距离。

进一步的，所述地面限位装置的竖板内侧设置有两块聚四氟乙烯板。

进一步的，所述人行道包括支架、步行板和栏杆，步行板水平铺设在相邻两个支架上，所述支架上垂直固定有栏杆。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型所提供的铁路混凝土梁人行道的疲劳试验装置，最大限度模拟了悬臂安装于铁路混凝土梁挡砟墙侧面的人行道在列车通过时由于上下振动引起的疲劳承载状态，具有结构简单、操作方便、通用性好等优点。

附图说明

图1为本实用新型所述疲劳试验装置的结构示意图；

图2a为本实用新型所述工装的结构示意图；

图2b为图2a中B-B截面结构示意图；

图2c为图2a中C-C截图结构示意图；

图2d为工装的法兰盘的结构示意图；

图3a为一种实施例中地面限位结构示意图；

图3b为另一种实施例中地面限位结构示意图；

其中，1-钢框架，2-疲劳试验机，3-工装，31-法兰盘，32-斜撑，33-立柱，34-加劲杆，35-钢梁，4-人行道，5-T形钢，6-限位件，7-地面限位装置，71-竖板，72-聚四氟乙烯板，73-水平板，9-地锚螺栓，10-地面。

具体实施方式

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。

一种铁路混凝土梁人行道的疲劳试验装置，如图1所示，包括：

钢框架1，其呈门框状，竖直固定在地面上，包括顶部横梁和两侧的固定柱；

疲劳试验机2，其竖直设置，所述疲劳试验机2顶部的固定端通过高强度螺栓8固定在钢框架1的顶部横梁上，所述疲劳试验机2底部的作动器通过高强度螺栓8连接工装3；

工装3，如图2a～2c所示，其呈等腰三角形状，竖直放置。所述工装3包括法兰盘31、两个斜撑32、立柱33、加劲杆34和钢梁35，其由两个斜撑32和钢梁35组成等腰三角形。所述等腰三角形的顶部设有法兰盘31，所述工装3通过法兰盘31连接疲劳试验机2底部的作动器。立柱33位于等腰三角形的底边中线处，法兰盘31固定在立柱33顶端。为保证钢梁的刚度，使得工装在疲劳试验过程中保持人行道各支架的上下振幅大致相同，两个斜撑32和钢梁35之间还设有加劲杆34，所述加劲杆34与立柱33平行设置。所述工装3的各部件之间采用高强度螺栓或焊接而成。所述钢梁35的两侧腹板对称通过高强度螺栓8连接有若干个T形钢5，人行道的支架对应通过高强度螺栓8连接于T形钢5。如果挡砟墙内预埋件为U形螺栓，则可取消T形钢，直接将人行道的支架通过高强度螺栓对称连接于钢梁35的两侧腹板。人行道4的组成包括支架、步行板和栏杆(包括栏杆立柱和扶手)，步行板水平铺设在相邻两个支架上，所述支架上垂直固定有栏杆，试验前按照实桥的设计要求进行安装。

为了防止高强度螺栓自身疲劳断裂，所有高强度螺栓都须拧紧，其实际预拉力必须达到设计值。

为了防止钢梁在疲劳试验过程中水平转动，所述钢梁的底部连接有地面限位结构。本实施例中，所述地面限位结构包括限位件6和地面限位装置7，其中，至少两个限位件6连接于钢梁35的下翼缘或两端，地面限位装置7通过地锚螺栓9固定于地面10，所述限位件6插入地面限位装置7的竖板内。为减小摩擦，所述地面限位装置7的竖板内侧设置有两块聚四氟乙烯板。

本实用新型中所述限位件和地面限位装置只是一种案例，也可采用其他限位结构形式，只要保证钢梁在疲劳试验过程中不发生水平转动即可。

所述钢梁35的截面形式为箱形或工字形，所述钢梁35的两侧腹板钻有多列螺栓孔，以适应人行道支架间距不同的情况。

所述钢梁35截面形式为箱形时，所述钢梁35的上翼缘和下翼缘每隔一段距离设置手孔，方便腹板上高强度螺栓的施拧。

所述钢梁35截面形式为工字形时，所述钢梁35的上翼缘和下翼缘之间设有若干个加强板，以增强腹板的刚度，防止其失稳。

所述疲劳试验装置包括两种作用方式：

第一种，安装了人行道4的工装3悬挂于疲劳试验机2上，疲劳试验机2的作动器按照位移控制模式以设定的振幅和频率进行上下往复运动；

第二种，疲劳试验机2的作动器始终压在安装了人行道4的工装3上，压力的大小根据钢梁下限位件弹簧的弹性系数确定，使得钢梁的振动幅值与设定的振幅一致，然后作动器按照力控制模式以设定的振幅和频率进行上下往复运动。设定振幅和频率分别为常用跨度铁路混凝土梁在列车通过时竖向振幅和强振频率的通常值。

第一种作用方式中，如图3a所示，限位件6插入地面限位装置7的竖板71内，且所述限位件6与地面限位装置7的水平板留有距离，该距离大于疲劳试验时疲劳试验机作动器的上下振幅；

第二种作用方式中，如图3b所示，限位件6为套有弹簧的钢棒，弹簧与地面限位装置7的水平板73接触，钢棒与所述水平板之间留有疲劳试验时钢棒不接触到水平板的距离。

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。