橋梁伸縮縫跳車沖擊力測試裝置

　　作品的作用:

　　該設(shè)備研發(fā)出來之后，主要用于了本科生課程“橋梁工程1”、“橋梁工程2”，研究生課程“橋梁結(jié)構(gòu)分析”等課程的試驗(yàn)教學(xué)。目前這些課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備主要以靜態(tài)的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)的懸臂梁動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)為主，模擬真實(shí)場景的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備目前還沒有，彌補(bǔ)了現(xiàn)有教學(xué)儀器的不足。并且車輛伸縮縫沖擊荷載測試的教學(xué)設(shè)備國內(nèi)外還未見相關(guān)報(bào)道，故申請(qǐng)了發(fā)明專利。發(fā)明專利正在受理中。

　　除了完成正常的教學(xué)工作之外，目前學(xué)院的部分教師也在利用該設(shè)備進(jìn)行一些科研項(xiàng)目的研究，已經(jīng)發(fā)表伸縮縫跳車沖擊荷載理論分析的論文一篇，目前正在利用該設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證相關(guān)論文中的理論算法工作。

　　作品的成因及原理:

　　橋梁在溫度等因素作用下，將產(chǎn)生縱向的膨脹和收縮，為了滿足這種變形，需要在兩梁端之間或梁端與橋臺(tái)之間設(shè)置伸縮縫。由于伸縮縫長期承受車輛的動(dòng)力荷載，因此伸縮縫是橋梁結(jié)構(gòu)的薄弱部位，也是當(dāng)前橋梁上的主要破壞位置，而車輛車輪的動(dòng)力荷載則是伸縮縫設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)的關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)前的橋梁規(guī)范中，尚沒有針對(duì)伸縮縫，提出作用于其上的車輪動(dòng)力荷載的理論計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)測試方法。由于車輛對(duì)伸縮縫的沖擊荷載與車輛的運(yùn)動(dòng)、車輛和橋梁的振動(dòng)相關(guān)，因此這是一個(gè)復(fù)雜的沖擊動(dòng)力學(xué)問題，設(shè)計(jì)一套精細(xì)的伸縮縫所受沖擊力的測試裝置，對(duì)于橋梁伸縮縫設(shè)計(jì)荷載的實(shí)驗(yàn)與理論研究，具有重要的實(shí)用價(jià)值，對(duì)于當(dāng)前橋梁工程的技術(shù)進(jìn)步，則具有現(xiàn)實(shí)的緊迫性。

　　伸縮縫位于兩梁端之間，或者橋梁與橋臺(tái)之間。伸縮縫沖擊力測試裝置要能夠反映車輛上橋前、后的行駛狀態(tài)與振動(dòng)，以及橋梁的振動(dòng)。利用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要獲取伸縮縫受到的車輪沖擊力，以及橋梁和車輛的振動(dòng)數(shù)據(jù)，然后以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為研究基礎(chǔ)，獲取伸縮縫沖擊力的分析理論，為橋梁結(jié)構(gòu)，特別是其中伸縮縫的設(shè)計(jì)和維護(hù)奠定基礎(chǔ)。

　　本作品是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)而提供一種能真實(shí)模擬車輛經(jīng)過橋梁(包括伸縮縫)全過程、有效測量車輛在上橋和下橋時(shí)對(duì)伸縮縫結(jié)構(gòu)沖擊力的橋梁伸縮縫跳車沖擊力測試裝置。

　　功能簡介：

　　橋梁伸縮縫跳車沖擊力測試裝置，包括：底座;橋梁模型。底座上包括主橋、第一引橋及第二引橋。主橋包括第一端部和第二端部并分別通過第一支座和第二支座與底座相連，第一引橋設(shè)置在主橋的第一端部并通過第三支座與底座相連，第二引橋設(shè)置在主橋的第二端部并通過第四支座與底座相連，第一引橋與主橋以及第二引橋與主橋之間分別形成伸縮縫結(jié)構(gòu)，第一引橋、第二引橋及主橋上部形成有一直通的橋面，小車放置在所述橋面上并能在其上行駛。用于測量小車對(duì)伸縮縫結(jié)構(gòu)的沖擊力，包括用于測量垂直于橋面方向的沖擊力的第一傳感器和用于測量順橋面方向的沖擊力的第二傳感器，分別設(shè)置于第二支座和第三支座上。傳感器組包括一個(gè)橫向感應(yīng)器和兩個(gè)縱向傳感器，且兩個(gè)縱向傳感器相對(duì)設(shè)置在橫向感應(yīng)器的兩側(cè)，這樣能較好地采集所需要的沖擊力數(shù)據(jù)。

　　第一支座為滾動(dòng)支座而第二支座為鉸支座，使得主橋在負(fù)荷下，主橋的端部能自由的轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)，消除撓度對(duì)主橋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。

　　為測量小車在主橋橋梁行駛過程中主橋的撓度變化，所述主橋底部間隔設(shè)置有多個(gè)用于測量主橋撓度的測量工具。

　　為使小車在橋面上以一定速度平穩(wěn)行駛，使得測試結(jié)果較準(zhǔn)確，橋梁模型兩側(cè)的底座上分別設(shè)有用于牽引小車的牽引輪組件，該牽引輪組件包括可提供可變穩(wěn)定轉(zhuǎn)速牽引輪和一個(gè)定滑輪，以及繞設(shè)在牽引輪上的牽引繩，移動(dòng)小車通過牽引繩與牽引輪聯(lián)動(dòng)。

　　小車包括小車支架和設(shè)置在小車支架底部且用于小車在橋面上行駛的四個(gè)行走輪。為反映測試過程中小車內(nèi)部結(jié)構(gòu)的振動(dòng)對(duì)伸縮縫所受沖擊力的影響，需要設(shè)置車輛的懸架體系，可更換小車輪子支架上彈簧的剛度來調(diào)整小車的避震性能，輪子的大小也設(shè)置成可更換的方式。小車支架的內(nèi)部設(shè)置有用于調(diào)節(jié)小車整體重量的配重組件，配重組件可根據(jù)測試需要對(duì)小車重量及其分布進(jìn)行調(diào)整。而外部四周設(shè)置有與橋面兩側(cè)的側(cè)壁貼合的導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪可引導(dǎo)小車在橋面上按照設(shè)計(jì)路線正常行駛。

　　小車支架包括上板和下板，所述配重組件設(shè)置在下板上的支撐柱以及套設(shè)在該支撐柱上的砝碼，如此設(shè)計(jì)使得配重組件功能的實(shí)現(xiàn)十分簡單，輕松增減砝碼即可實(shí)現(xiàn)小車重量的改變。上板為絕緣輕質(zhì)板，如有機(jī)玻璃板等，不僅可以減輕小車的整體重量，使得整個(gè)測試裝置結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，而且絕緣板上可加設(shè)其他電測元件，如加速傳感器、振動(dòng)傳感器等，從而可擴(kuò)展該裝置的測試范圍，使其測試功能更多元化，從而更好地應(yīng)用于橋梁性能檢測試驗(yàn)中。

　　所述橋面兩端部分別設(shè)置有沿橋面寬度方向延伸的緩沖墊，避免小車行駛至橋面末端時(shí)因慣性作用而掉落。

　　作品名稱：橋梁伸縮縫跳車沖擊力測試裝置

　　完成單位：寧波大學(xué)