[发明专利]桥面板疲劳寿命测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种桥面板疲劳寿命测试装置及测试方法，其中疲劳寿命测试装置包括反力钢架柱，左右相对设置，固定于地面或测试底座上；反力钢架梁，至少为两个，其两端分别固定于反力钢架柱上，沿竖直方向上平行设置，反力钢架梁上间隔设置若干连接锚栓；若干个电液压千斤顶，其中一组电液压千斤顶的底座与锚栓固定连接，伸缩部与夹持钢梁螺接，另一组电液压千斤顶的底座与反力钢架柱固定连接；作动器，安装于作动器底座上，所述作动器底座固定于地面或测试底座上；作动器与电液压伺服控制端连接。本发明采用新型结构以及处理方式，可模拟桥面板的初始预压应变；采用电液压伺服技术，可进行单向疲劳荷载加载，能够更真实的反应桥面板的受力状态。

技术领域

本发明属于桥梁工程领域，尤其是一种桥面板疲劳寿命测试装置及测试方法。

背景技术

桥面板顶板是桥梁中直接受到车辆荷载作用的构件，桥面板的疲劳特性关乎桥梁的安全与使用寿命，必须对桥面板顶板进行相应的疲劳特征试验以确定其性能。斜拉桥是一种传统的大跨度预应力桥梁，通过拉索的张拉来承担桥面传递的荷载。

如图1所示，与其它类型桥梁比较，由于斜拉索中预应力的作用，桥梁（箱型梁）中存在初始的纵向压应变。从图2中可见箱型梁的结构构造，桥面板端部与箱型梁的肋板是焊接在一起的，因此在桥面板上也会产生相应的应力应变变化，桥面板受到由拉索作用而产生如图3所示的变形。从变形特征可以看出，压应变从桥面板两侧向中间逐渐减小，且由于纵向肋的作用，纵向肋处的刚度是一个增大的突变，因而在纵向肋处应力应变的分布特征会发生突变，在纵向肋处可能产生横向的拉应变。

传统的桥面板疲劳试验将桥面板模型进行缩尺，并且，以一端悬臂承受荷载来模拟桥面板的受力过程，疲劳荷载采用低频率偏心轮的方式进行加载。这种试验方法存在以下缺点：

(1) 缩尺后由于尺寸效应，模型与实际桥面板的刚度存在较大差异，应力-应变关系不一致。

(2) 在高周循环是以应力控制，低周循环是以应变和变形共同控制，缩尺后应变与变形的关系发生变化，试验的真实性存在出入，可信度不高。

(3) 桥面板在实际受力过程中，是两端焊接在肋板上的，并非悬臂构件，因而进行悬臂试验会导致板面上的应力分布与实际分布不符。

(4) 实际的车辆荷载是单向的脉冲荷载，应力比R=0，而传统试验方法所用偏心轮产生的荷载为交变荷载，应力比R=1，二者的应力疲劳特征差异较大，为应力比的极小值和极大值，试验不能真实反映桥面板的疲劳寿命。

(5) 传统试验采用喷水法进行裂缝产生的观测，以此来确定疲劳寿命，但是该方法人为因素过多，试验的准确性不高。

(6) 无法对桥面板端部施加纵向的预压应变。

发明内容

发明目的：一个目的是提供一种桥面板疲劳寿命测试装置，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种桥面板疲劳寿命测试装置，

反力钢架柱，左右相对设置，固定于地面或测试底座上；

反力钢架梁，至少为两个，其两端分别固定于反力钢架柱上，沿竖直方向上平行设置，反力钢架梁上间隔设置若干连接锚栓；

若干个电液压千斤顶，其中一组电液压千斤顶的底座与锚栓固定连接，伸缩部与夹持钢梁螺接，另一组电液压千斤顶的底座与反力钢架柱固定连接；

作动器，安装于作动器底座上，所述作动器底座固定于地面或测试底座上；所述作动器与电液压伺服控制端连接。

进一步的，所述反力钢架柱和/或反力钢架梁上设置有加劲肋。所述夹持钢梁为宽翼缘加劲H型钢。位于下方的反力钢架梁通过锚栓固定于地面。所述夹持钢梁、反力钢架梁和反力钢架柱的材质为Q345。