[实用新型]一种预应力混凝土梁疲劳损伤测试装置

说明书

本实用新型公开了一种预应力混凝土梁疲劳损伤测试装置，包括设置在两个简支支座上的待测预应力混凝土梁、激振系统以及模态测试分析系统，激振系统包括激振器、功率放大器、信号放大器，模态测试分析系统包括拾振器、信号采集系统以及模态分析系统，待测预应力混凝土梁上方还设有作动头正对待测预应力混凝土梁的疲劳试验机，疲劳试验机通过反力架固定安装在地面上。本实用新型通过在预应力混凝土梁结构疲劳试验过程中开展动力测试，基于振动模态参数分析预应力混凝土梁疲劳损伤的位置及其损伤程度，从而实现了基于模态参数表征预应力混凝土梁疲劳损伤状态，为预应力混凝土梁疲劳性能研究和测试提供了一种新思路。

技术领域

本实用新型属于工程结构疲劳损伤测试技术领域，尤其涉及一种预应力混凝土梁疲劳损伤测试装置。

背景技术

预应力混凝土梁广泛应用于公路铁路桥梁等土木大跨度工程结构中。这一类预应力混凝土梁在设计使用年限内将长期承受车辆疲劳荷载的反复作用。疲劳荷载作用将引起结构疲劳损伤的发生和发展，随着损伤的累积将影响结构的正常使用性能甚至危及结构的安全性。因此，预应力混凝土梁的疲劳性能，引起了国内外许多学者和工程技术人员的普遍关注。

传统的预应力混凝土梁疲劳性能试验中，通常采用脉动式疲劳试验机施加等幅疲劳荷载，在疲劳加载历程中的典型时刻，停机开展静力加卸载实验，从而根据预应力混凝土梁的挠度、应力和应变等静力特性推测预应力混凝土梁疲劳损伤发展过程。这些方法切入点较为单一，不能反映疲劳动力荷载作用下结构的受力特点，难以揭示预应力混凝土梁疲劳损伤的发展过程和疲劳破坏机理，亟需研究开发新的基于动力学测试手段研究预应力混凝土梁疲劳问题的新方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的在于提供一种基于模态参数的预应力混凝土梁疲劳损伤测试装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种预应力混凝土梁疲劳损伤测试装置，包括相对设置在地面上的两个简支支座、设置在两个简支支座上的待测预应力混凝土梁、激振系统以及模态测试分析系统；

所述激振系统包括顺次连接的激振器、功率放大器及信号放大器，激振器可自由移动的设置在待测预应力混凝土梁的下方位于两个简支支座之间；

所述模态测试分析系统包括顺次连接的拾振器、信号采集系统以及模态分析系统，拾振器布置在待测预应力混凝土梁的顶面。

进一步的，拾振器沿待测预应力混凝土梁长度方向等长布置。

进一步的，激振器设置在行走小车上。

进一步的，待测预应力混凝土梁上方还设有疲劳试验机，待测预应力混凝土梁的顶部位于疲劳试验机作动头的下方设有荷载分配梁，疲劳试验机通过反力架固定安装在地面上，疲劳试验机的作动头中心点正对着待测预应力混凝土梁中心点和荷载分配梁的中心点。

进一步的，待测预应力混凝土梁的两端上部位于简支支座处、梁跨中位置及荷载加载点底部均设有位移计。

进一步的，荷载分配梁的两端通过滑动铰支座与待测预应力混凝土梁连接。

一种预应力混凝土梁疲劳损伤状态表征方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将待测预应力混凝土梁放置于两个简支支座上，首先对初始完好待测预应力混凝土梁进行动力测试，得到待测预应力混凝土梁的初始模态频率w₀；

步骤2：开启疲劳试验机对待测预应力混凝土梁进行疲劳试验，疲劳循环一定次数后停机进行动力测试，得到疲劳循环次数为n万次时待测预应力混凝土梁的模态频率w_n；

步骤3：根据如下公式得到不同循环次数下待测预应力混凝土梁的损伤变量：