足尺寸正交异性钢桥面板疲劳试验平台装置及分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种足尺寸正交异性钢桥面板疲劳试验平台装置，尤其涉及一种正交异性钢桥面板双独立作动器全周期疲劳性能加载检测装置及分析方法。解决了足尺寸正交异性钢桥面板横隔板与桥面板、横隔板与U肋(rib

【技术实现步骤摘要】
足尺寸正交异性钢桥面板疲劳试验平台装置及分析方法


[0001]本专利技术涉及一种足尺寸正交异性钢桥面板疲劳试验平台装置，尤其涉及一种正交异性钢桥面板双独立作动器全周期疲劳性能加载装置。

技术介绍

[0002]随着近年我国交通运输行业的快速发展，对桥梁的承载能力与跨越能力有了更高的要求，并向着高承载力、大跨越能力方向发展，正交异性钢桥面板较传统桥面系有着质量轻、承载能力高、模块化制造与装配等优势，并广泛应用于大跨度钢箱梁的桥面板结构中。
[0003]正交异性钢桥面板是通过顺桥向的纵肋、横桥向的横隔板、桥面板3种薄壁板件通过焊接形成桥面系统，所以其构造复杂、焊缝众多，局部区域应力集中现象显著，在反复交变轮载作用下，RDF、RD细节处易产生疲劳裂纹，而疲劳裂纹的出现将严重的影响正交异性钢桥面板的服役性、耐久性与安全性。20世纪50
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80年代，(按时间顺序)德国的Porta钢箱梁桥、Haseltal大桥；英国Severn悬索桥；日本的Maihama大桥；美国全境142座钢桥；建造于1997年，我国建造的虎门大桥，上述钢桥从服役伊始就陆续出现了，RDF、RD细节处疲劳开裂现象，后正交异性桥面板的疲劳性能研究成为研究热点。
[0004]足尺寸疲劳试验是研究正交异性桥面板疲劳性能最有效、最直接的方法。目前限制正交异性钢桥面板疲劳性能研究的阻碍有两点：
[0005]第一点是疲劳试验的尺寸效应，由于足尺寸试验所需加载条件苛刻、模型尺寸庞大等原因，现有正交异性钢桥面板疲劳性能的研究采用不同缩放比例的模型进行研究，无法真实反映出细节结构的疲劳性能，应采用与被研究对象具有相同细节构造相同的节段式正交异性钢桥面板试件进行疲劳性能研究。
[0006]第二点是对细节结构的疲劳失效模式认识不足，目前足尺寸正交异性钢桥面板疲劳性能试验中，均采用单作动器或单作动器连接传力桥的疲劳载荷作用形式，来模拟车辆车轮载荷，进行足尺寸正交异性钢桥面板疲劳性能研究，根据车辆行驶的特征可知，在移动载荷经过应力集中区域时，前后轮载具有先后时序性，所以足尺寸正交异性钢桥面板疲劳性能试验中，本专利技术采用模拟真实结构的受力情况的双独立作动系统，模拟车辆轮载时序载荷形式。由断裂力学的知识可知，疲劳载荷应力幅相差2倍，结构的疲劳寿命相差6
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8倍，而单作动器连接传力桥模拟前后车轴的同频半应力幅疲劳载荷，是全周期双独立作动器疲劳应力幅的1/2。本专利技术所述双独立作动系统平台，可实现更准确，更经济的进行不同构造细节的足尺寸正交异性钢桥面板疲劳性能试验。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种足尺寸正交异性钢桥面板全周期疲劳性能研究试验平台，以解决现有研究现有足尺寸正交异性桥面板的疲劳失效模式不正确的问题，进而填补足尺寸正交异性钢桥面板RDF、RD细节处基于断裂力学的疲劳性能数据稀缺的空白。
[0008]为了实现上述目的，根据本专利技术足尺寸正交异性钢桥面板疲劳实验装置，包括：支
撑锚固基础模块、反力架构模块、双独立疲劳载荷加载模块等三大模块组成。所述支撑锚固基础模块包括：燕尾槽刚性小横梁，小横梁彼此之间采用刚性连接、加劲基础纵梁，加劲纵梁与刚性基础通过燕尾槽螺栓连接；所述反力架构模块包括：反力架立柱，与加劲基础纵梁通过立柱底部滑动机构实现顺桥向位移，通过预留螺栓孔实现位置固定、反力架横梁与反力架立柱通过预留螺栓孔进行连接固定、反力架纵梁，反力架纵梁与反力横梁通过纵向连接机构固定；所述双独立疲劳载荷加载模块包括：双独立作动器，双独立作动器可实现不同频加载与加载纵梁采用法兰连接、模拟车辆轮载传力装置，模拟传力装置采用嵌入式聚四氟乙烯板(即可将作动器载荷传递至桥面板，有保证接触具有良好弹性)、计算机控制系统，计算机控制系统通过控制软件，实现对双独立作动器运动的控制。
[0009]本专利技术中涉及到的足尺寸正交异性钢桥面板结构，采用两跨四幅结构，可最真实的反映出足尺寸正交异性钢桥面板各细节RD、RDF的疲劳性能。采用本专利技术中双独立作动加载系统加载时，刚性基础对正交异性钢桥面板的约束下，并通过橡胶传力装置，模拟真实车辆轮载反复作用，可实现正交异性钢桥面板真实的时序性受力模式，更准确模拟正交异性钢桥面板的疲劳失效模式。
[0010]优选的，所述支撑锚固模块包括燕尾槽刚性小横梁以及加劲基础纵梁，所述加劲纵梁与刚性基础通过下翼板螺栓孔列与燕尾槽用螺栓连接固定，刚性基础为加劲纵梁提供纵向反力支撑。
[0011]优选的，所述反力架立柱通过底板滑轮组，在加劲纵梁滑槽中实现滑动。
[0012]优选的，所述反力架立柱通过底板螺栓孔锚固于加劲梁顶板，所述反力立柱侧翼板同时预留螺栓孔列，与反力架横梁通过螺栓连接，组成反力架构。
[0013]优选的，所述纵向连接机构由锚固垫板两块、连接螺纹杆四根组成，通过反力横梁顶板预留螺纹孔，将锚固垫板与与顶板用螺栓连接；通过反力架横梁底板螺纹孔与反力架纵梁顶板螺纹孔，采用螺栓锚固连接；通过反力纵梁底板预留螺纹孔与第二块锚固垫板采用螺栓连接。共同组成反力架构模块，结构均采用螺栓连接简单易实现。
[0014]优选的，所述双独立作动系统由两个独立1000kN作动器，由法兰与反力纵梁底板预留螺纹孔采用螺纹连接固定。
[0015]优选的，所述模拟轮载传力装置，由传力基座与作动器底端采用螺纹连接，传力基座由四氟乙烯板通过传力基座紧固卡口夹紧。
[0016]优选的，所述支撑锚固基础模块通过螺栓与反力架构模块连接，双独立作动系统通过计算机控制系统控制作动器，进行模拟疲劳车辆轮载作用。
[0017]优选的，所述正交异性钢桥面板危险节点寿命疲劳预测方法，是基于断裂力学基础上，采用网格布敏感的结构应力法所得到的等效结构应力，实现对疲劳荷载作用下，危险焊缝的疲劳寿命评估。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]1)、在足尺寸正交异性钢桥面板疲劳性能中，首次采用双独立作动系统，实现了模拟时序性车辆轮载的反复作用，可对节段足尺寸正交异性钢桥面板，不同焊接细节的疲劳性能进行研究，从而了解节段正交异性钢桥面板整体的疲劳性能。
[0020]2)、本专利技术适用于不同尺寸与规格的节段正交异性钢桥面板的疲劳试验，通过所述反力架构模块与锚固基础模块联合调节，实现不同位置的疲劳载荷加载效果。
附图说明
[0021]附图1本专利技术的支持锚固模块示意图；
[0022]附图2反力架构模块示意图；
[0023]附图3双独立疲劳载荷加载模块示意图；
[0024]附图4正交异性钢桥面板试验所需节段足尺寸模型；
[0025]附图5双独立全周期正交异性钢桥面板疲劳试验平台；
[0026]附图6双独立全周期正交异性钢桥面板疲劳试验平台及试验方法的技术路线；
[0027]附图7同时加载半周期受力结构变化图(传统方法)；
[0028]附图8双独立全周期加载模式受力结构变化图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种足尺寸正交异性钢桥面板疲劳试验平台装置，其特征在于，包括：支撑锚固基础模块，其用于为整体试验平台提供刚性固定基础与支撑；反力架构模块，其用于为双独立作动系统提供刚性反力支撑，同时连接支撑锚固模块，所述反力架立柱与加劲基础纵梁通过立柱底部滑动机构实现顺桥向位移，通过预留螺栓孔实现固定；所述反力架横梁与反力架立柱通过预留螺栓孔进行连接固定；所述反力架纵梁与反力横梁通过纵向连接机构固定；双独立疲劳载荷加载模块，其用于模拟具有时效性的疲劳车辆轮载，其设置双独立作动器，其用于实现不同频加载；所述加载纵梁采用法兰与双作动器连接；所述模拟车辆轮载传力装置，采用嵌入式聚四氟乙烯板(即可将作动器载荷传递至桥面板，同时保证接触具有良好弹性)；所述计算机控制系统通过控制软件，实现对双独立作动器运动的独立控制。2.根据权利要求1所述的足尺寸正交异性钢桥面板疲劳试验平台装置，其特征在于，所述作动器可模...

【专利技术属性】
技术研发人员：李思远，王东坡，邓彩艳，赵海微，朱奕瑶，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：