[实用新型]一种适用于中小桥梁快速诊断的冲击荷载装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及土木与交通工程的中小桥梁动力测试与安全评估领域。本实用新型为一种对中小桥梁进行冲击加载的装置，所产生的冲击荷载具有特定特征（幅值大频域广和具有单幅值特征），可实现中小桥梁的冲击振动测试和安全诊断的目的。

背景技术

桥梁的健康诊断技术近年来飞速发展。但相对于长大型桥梁，国省干道及县乡道路中小桥梁的健康诊断工作还没有得到充分重视。截至2009年底，我国桥梁总数多达59.46万座，其中中小型桥梁55.28万座。由于资金、人力、重视程度等各方面的限制，多数中小型桥梁年久失修，存在严重的安全隐患。因此，开发速度快、成本低、准确度高的中小桥梁健康诊断技术是一项急迫的科学任务。常规的用于桥梁健康诊断的环境振动测试仅能提供桥梁的频率和振型等模态参数，很难对桥梁健康诊断的工程实际提供非常明确的信息。冲击振动测试是中小桥梁健康诊断的一个新方向，通过观测冲击振动测试过程中冲击力和桥梁重要部位加速度的时程数据，可识别出结构的柔度矩阵等更详细的参数，从而实现更准确的桥梁安全诊断。卡车静载试验为桥梁工程人员广泛接受的现场测试方法。结构承载能力为结构安全的重要指标。卡车静载试验通过对所测试桥梁进行不同等级加载并观测相应的位移和应变数据有效的评估桥梁的承载能力。我国交通部《公路旧桥承载能力鉴定方法》对卡车静载试验方法进行了详细的规定和说明。美国高速公路桥梁状态评估手册（AASHTO ）对卡车静载试验也作了类似的说明。卡车静载试验结果可靠， 且为规范规定的方法，因而在国内外中小桥梁的承载能力评估中得到广泛应用。在桥梁结构动力特性测定试验中，需要通过跑车试验、刹车试验和跳车试验来对桥梁进行激励，其缺点是试验费时费力、费用昂贵，尤其是在试验时必须关闭桥梁通车，影响交通， 是桥梁管理人员最不乐见。

通过冲击振动可以识别的桥梁柔度矩阵，从而预测任何静载下的挠度，然后根据交通部公路旧桥承载能力鉴定方法来计算桥梁的校验系数，得到明确的桥梁安全状态判断。冲击振动测试能同时识别结构动力特性和静力特征的方法是可行的，但是进行桥梁的柔度矩阵识别所需要的冲击力不但要幅值大，还需要频域广，既冲击力能量要均匀分布在一个宽频域范围内（例如0~100赫兹），否则在信号分析部分将无法精确识别结构柔度矩阵，同时现有的击振装置无法满足一次冲击的要求，二次冲击或多次冲击会产生不一致、不平坦的力谱，且力谱的幅值衰减30dB或者更多，特别是在共振峰处，避免二次冲击能够得到精确的分析结果，而多次冲击得到的数据较差，最后的分析结果不可靠。故目前的冲击装置无法应用于冲击振动试验，无法利用冲击振动理论对桥梁进行安全评估。当前，可应用于桥梁测试的冲击加载装置非常有限，应用最广泛的是简单的锤击装置（大力锤），然而这种锤击装置所产生的冲击力幅值小，无法有效地激励出桥梁的多阶模态，导致识别的结构柔度矩阵不精确。因此，如何开发一个切实有效的适用于桥梁安全诊断的冲击加载装置，来产生幅值大频域广的冲击力，且能避免二次冲击，已经成为制约中小桥梁健康诊断技术发展与应用的瓶颈问题。

发明内容

针对背景技术部分介绍的中小桥梁健康诊断中的瓶颈问题，本实用新型公开了一种适用于桥梁振动测试的能实现单次冲击的加载装置，从而提高测试分析结果的准确性和可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案如下：

一种桥梁冲击加载装置，包括支架、设置在支架上的垂直导轨以及设置在所述垂直导轨上的加载锤，在所述的支架上还设置有与所述加载锤连接的驱动装置，其特征在于：

所述的驱动装置包括电动机、电磁离合器、控制器、计数传感器、驱动轴以及绕在所述驱动轴上的牵引绳，所述的驱动轴通过所述的电磁离合器与所述的电动机连接，在牵引绳的下端连接所述的加载锤，所述的计数传感器设置在所述支架的下端用于检测所述加载锤的下落并将检测到的信号输出到所述的控制器，所述的控制器根据所述计数传感器的输出信号，控制所述电动机带动所述驱动轴提升所述的加载锤。

在所述的加载锤的两端设置有滑块，所述的滑块位于所述的导轨上，在所述的滑块上设置有将所述滑块固定在导轨上的电动刹车装置。电动刹车装置包括：导轨夹持装置，弹簧储能装置，楔滑动齿轮，活塞。电动刹车装置电动产生力，由夹在导轨两侧的楔形块施加在接触面上，从而夹住导轨，起到制动的作用。

在所述加载锤的下端设置有力传感器以及橡胶垫。