可变梁长简支梁及连续梁自振特性测试平台

摘要

本发明公开一种可变梁长简支梁及连续梁自振特性测试平台，包括滑动支座、限位支座、可移动基座、固定基座、地基平台、加速度传感器、计算机、动态信号测试分析系统、力锤传感器；可根据试验梁跨径对可移动基座和滑动支座进行调节和固定，可沿滑动轨道移动滚动轴承，对滑动支撑、限位支撑间距微调；滑动支撑、限位支撑间距确定后，限位板置于轴承与滑动轨道的缝隙处，对轴承限位固定。试验梁置放在滑动支撑、限位支撑上；通过钩型螺栓和双孔夹板将滑动支撑、限位支撑与试验梁支撑端固定；加速度传感器布置在试验梁表面测点上，加速度传感器、力锤传感器连接动态信号测试分析系统，并与计算机电连接；通过力锤传感器施加动力荷载，即可进行自振特性测试。通过可移动基座的移动或数量的添加，可实现对不同梁长、不同跨数的简支梁或连续梁的自振特性进行测试，体现了测试平台的通用性及精确性。

说明书

技术领域

本发明属于路桥工程技术领域，涉及一种自振特性测试平台，尤其涉及一种可变梁长简支梁及连续梁自振特性测试平台；特别适用于简支梁及连续梁。

背景技术

桥梁结构的自振特性是桥梁现有状态评估的重要依据，对于服役期桥梁的自振特性测试结果可用于桥梁的冲击系数计算、损伤识别等方面。自振特性测试结果具有客观性强、可发现结构中隐蔽部位的病害、测试时间短及操作方便等优点。因此，桥梁结构的自振特性对于桥梁结构的设计、检测和状态评估具有重大意义。我国大专院校及其他科研机构针对以桥梁结构自振特性为依托的损伤识别和桥梁状态评估进行了大量研究，并形成了一些相关的理论方法，这些理论方法需要通过实验验证自振特性的准确性方可投入实践。而通用性测试平台的缺乏导致试验梁类型及梁长改变时，试验材料难以重复利用、造成很大浪费，且试验经费和试验周期大大增加。

在桥梁工程领域，简支梁和连续梁作为两种基本结构形式应用广泛，针对简支梁及连续梁的自振特性测试意义重大。而桥梁结构支撑条件的设置方式对于自振特性的测试结果影响较大，如果不能准确地模拟桥梁结构的支撑条件，将会导致自振特性的测试结果不准确，其误差甚至大于损伤病害引起的测试结果变化量，从而使得桥梁状态评估结果不够准确。众所周知，简支梁和连续梁的支撑条件是两端支座仅提供竖向位移约束，而不提供转角约束。现有的简支梁及连续梁自振特性试验中支撑体系大多采用橡胶支座形式，其作为支撑条件不够准确的原因主要有两点：(1)为使试验数据达到较好的信噪比，力锤激励信号应较为显著，而由于试验梁自重较轻，力锤激励下梁端会不可避免地产生向上刚体位移；(2)由于橡胶支座与梁端接触面积较大，力锤激励下橡胶支座的弹性变形会影响梁端的转角位移，势必会对自振特性的测试结果产生影响。因此，发明一种可变梁长简支梁及连续梁自振特性测试结果准确的通用性测试平台就显得十分迫切。

发明内容

本发明公开了一种可变梁长简支梁及连续梁自振特性测试平台，以解决现有技术中支撑条件不够准确，影响自振特性的测试结果；缺乏通用性测试平台，试验梁类型及梁长改变时，试验材料难以重复利用、造成很大浪费，且试验经费和试验周期大大增加等问题。

本发明包括滑动支座、限位支座、可移动基座、固定基座、地基平台、加速度传感器、计算机、动态信号测试分析系统、力锤传感器；可移动基座、地基平台为混凝土构件；可移动基座上具有连接孔；地基平台的一端具有凸起的固定基座；固定基座一体浇筑在地基平台的一端；另一端具有与可移动基座上的连接孔孔距相等的孔，构成一个分布孔组；地基平台上的分布孔组组数大于1，分布孔组线性阵列分布；紧固件连接可移动基座上的连接孔与地基平台上的孔，将可移动基座紧固安装在地基平台上；通过改变可移动基座上的连接孔与地基平台的孔连接位置，改变可移动基座、固定基座之间的距离；滑动支座紧固连接安装在可移动基座上；限位支座紧固连接安装在固定基座上；限位支座包括2块结构相同的支撑板、转动轴承、限位支撑、2个钩型螺栓、双孔夹板；双孔夹板上具有钩型螺栓通过孔；转动轴承安装在支撑板上；限位支撑与转动轴承配合连接；2个钩型螺栓的钩部与限位支撑配合；2个钩型螺栓上部与双孔夹板的钩型螺栓通过孔配合；滑动支座包括2块结构相同的支撑板、滚动轴承、滑动支撑、2个钩型螺栓、双孔夹板、4块肋板、2个限位板；两个支撑板两侧对称地分别上下间隔布置两个肋板；间距等于轴承直径，间隔布置的2个肋板形成滑动轨道；滚动轴承安装在滑动轨道内；滑动支撑、限位支撑在一个水平面内；可根据试验梁跨径对可移动基座和滑动支座进行调节和固定，实现滑动支座、限位支座间距调节；并可沿滑动轨道移动滚动轴承，对滑动支撑、限位支撑间距微调；滑动支撑、限位支撑间距确定后，两个结构相同的直角三角形限位板置于轴承与滑动轨道的缝隙处，对轴承限位固定。试验梁置放在滑动支撑、限位支撑上；钩型螺栓穿过双孔夹板的钩型螺栓通过孔，螺帽与钩型螺栓配合，螺帽压紧双孔夹板，双孔夹板与滑动支撑、限位支撑固定试验梁；加速度传感器布置在试验梁表面测点上，加速度传感器、力锤传感器连接动态信号测试分析系统，并与计算机电连接；通过力锤传感器施加动力荷载，即可进行自振特性测试。

优化地，本发明地基平台还包括地基承接板；可移动基座包括可移动基座承接板；固定基座包括固定基座承接板；地基承接板上具有与地基平台孔距相同的螺栓孔；可移动基座承接板上具有与可移动基座孔距相同的孔；可移动基座承接板、固定基座承接板还具有与滑动支座、限位支座孔距相同的孔；2块可移动基座承接板分别安装在可移动基座上表面与下表面；固定基座承接板安装在固定基座上表面；紧固件连接承接板上的孔、可移动基座上的孔、地基平台上的地基承接板螺栓孔，将滑动支座与可移动基座紧固连接安装在地基平台上。

操作步骤如下：

第一步，安装限位支座、滑动支座：

将限位支座与固定基座紧固连接；将滑动支座与移动基座紧固连接；

第二步，测量试验梁梁长，调节可移动基座与固定基座的距离；

第三步，沿滑动轨道移动滑动支座上的滚动轴承，移动滑动支撑，微调限位支座、滑动支座的滑动支撑、限位支撑距离；

第四步，对轴承限位：

将两个结构相同的直角三角形限位板置于滚动轴承与滑动轨道的缝隙处，直至连接滚动轴承的滑动支撑无法移动。

第五步，试验梁固定：

将试验梁两端分别放置于滑动支座和限位支座上，使试验梁处于水平状态。

将滑动支撑和限位支撑两端的钩型螺栓垂直放置，将双孔夹板的无螺纹孔对准钩型螺栓，并用4个结构相同的螺帽锚固使试验梁支撑端固定。

第六步，布置加速度传感器，进行自振特性测试。

在试验梁表面测点上布置加速度传感器，将加速度传感器和力锤传感器接入动态信号测试分析系统的连接通道，并连接计算机，通过力锤传感器施加动力荷载，进行自振特性测试。

本发明有益效果是：通过可移动基座的移动或数量的添加，可实现对不同梁长、不同跨数的简支梁或连续梁的自振特性进行测试，体现了测试平台的通用性；本发明可为大专院校及其他科研机构进行简支梁和连续梁的自振特性的精确测试提供通用平台；本发明对于梁结构的支撑条件十分贴近简支梁或连续梁的支撑条件，极大地提高了测试精度，体现了本发明的精确性。

附图说明

图1为本发明自振特性测试平台测试简支梁自振特性示意图；

图2为本发明自振特性测试平台原理示意图；

图3为地基平台示意图；

图4为滑动支座示意图；

图5为限位支座示意图；

图6为可移动基座示意图；

图7为固定基座示意图；

图中： 1滑动支座、2限位支座、3可移动基座、4固定基座、5地基平台、6支撑板、7肋板、8平板底座、9滑动轨道、10滚动轴承、11滑动支撑、12钩型螺栓、13双孔夹板、14限位板、15限位支撑、16转动轴承、17地基承接板、18可移动基座承接板、19固定基座承接板、20加速度传感器、21计算机、22动态信号测试分析系统、23力锤传感器、3a连接孔、5a孔、8a安装孔、17a螺栓孔、18a孔、18b孔、19b孔。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的一个实施例。

实施例1

本发明实施例如图1所示，包括滑动支座1、限位支座2、可移动基座3、地基平台5、加速度传感器20、计算机21、动态信号测试分析系统22、力锤传感器23。

如图1、图2、图4所示，滑动支座1包括2块结构相同的支撑板6、滚动轴承10、滑动支撑11、2个钩型螺栓12、双孔夹板13、4块肋板7、2个限位板14、平板底座8；两个支撑板6两侧对称地分别上下间隔布置两个肋板7；间距等于滚动轴承10直径，间隔布置的2个肋板7形成滑动轨道9；滚动轴承10安装在滑动轨道9内；滑动支撑11与滚动轴承10配合连接；2个钩型螺栓12的钩部与限位支撑15配合；2个钩型螺栓12上部与双孔夹板13的钩型螺栓通过孔配合；平板底座8上具有四个安装孔8a。

如图1、图2、图5所示，限位支座2包括2块结构相同的支撑板6、转动轴承16、限位支撑15、2个钩型螺栓12、双孔夹板13、平板底座8；双孔夹板13上具有钩型螺栓12通过孔；转动轴承16安装在支撑板6上；限位支撑15与转动轴承16配合连接；2个钩型螺栓12的钩部与限位支撑15配合；2个钩型螺栓12上部与双孔夹板13的钩型螺栓通过孔配合；平板底座8上具有四个安装孔8a；

如图1、图2所示，滑动支撑11、限位支撑15在一个水平面内。

如图2所示，地基平台5的一端具有凸起的固定基座4；固定基座4一体浇筑在地基平台5的一端；另一端具有与可移动基座3上的连接孔3a孔距相等的孔5a，构成一个分布孔组；地基平台5上的分布孔组组数大于1，分布孔组线性阵列分布；

如图1、图2、图3、图6、图7所示，可移动基座3、地基平台5为混凝土构件；地基平台5还包括一个金属地基承接板17；可移动基座包括两个金属可移动基座承接板18；固定基座包括一个金属固定基座承接板19；可移动基座3混凝土构件上具有四个连接孔3a；可移动基座承接板18上具有与可移动基座孔距相同的孔18a；地基承接板17上具有与地基平台5孔距相同的螺栓孔17a；可移动基座承接板18、固定基座承接板19还具有与滑动支座1、限位支座2上的平板底座8安装孔8a孔距相同的孔18b、孔19b；2块可移动基座承接板18分别安装在可移动基座上表面与下表面；固定基座承接板19安装在固定基座上表面；紧固件连接承接板18上的孔18a、可移动基座3上的孔3a、地基平台5上的地基承接板17螺栓孔17a，将滑动支座1与可移动基座3紧固连接安装在地基平台5上；

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示；通过改变可移动基座3上的连接孔3a与地基平台5的孔5a连接位置，改变可移动基座3、固定基座4之间的距离；滑动支座1紧固连接安装在可移动基座3上；限位支座2紧固连接安装在固定基座4上；可根据试验梁跨径对可移动基座3和滑动支座1进行调节和固定，实现滑动支座1、限位支座2间距调节；并可沿滑动轨道9移动滚动轴承10，对滑动支撑1、限位支撑2间距微调；滑动支撑1、限位支撑2间距确定后，两个结构相同的直角三角形限位板14置于滚动轴承10与滑动轨道9的缝隙处，对轴承限位固定。试验梁置放在滑动支撑11、限位支撑16上；钩型螺栓12穿过双孔夹板13的钩型螺栓12通过孔，螺帽与钩型螺栓12配合，螺帽压紧双孔夹板13，双孔夹板13与滑动支撑11、限位支撑16锚固试验梁；加速度传感器布置在试验梁表面测点上，加速度传感器20、力锤传感器23连接动态信号测试分析系统22，并与计算机21连接；通过力锤传感器23施加动力荷载，即可进行简支梁的自振特性测试。

操作步骤如下：

第一步，安装限位支座、滑动支座：

将限位支座与固定基座紧固连接；将滑动支座与移动基座紧固连接；

第二步，测量试验梁梁长，调节可移动基座与固定基座的距离；

第三步，沿滑动轨道9移动滑动支座上滚动轴承10，移动滑动支撑11，微调限位支座2、滑动支座1的滑动支撑11、限位支撑15距离；

第四步，对滚动轴承10限位：

将两个结构相同的直角三角形限位板14置于滚动轴承10与滑动轨道9的缝隙处，直至连接滚动轴承10的滑动支撑11无法移动。

第五步，试验梁装夹：

将试验梁两端分别放置于滑动支座和限位支座上，使试验梁处于水平状态。

将滑动支撑和限位支撑两端的钩型螺栓垂直放置，将双孔夹板的无螺纹孔对准钩型螺栓，并用4个结构相同的螺帽锚固使试验梁支撑端固定。

第六步，布置加速度传感器，进行自振特性测试。

在试验梁表面测点上布置加速度传感器，将加速度传感器和力锤传感器接入动态信号测试分析系统的连接通道，并连接计算机21，通过力锤传感器施加动力荷载，进行简支梁的自振特性测试。

实施例2

根据图1~图7所示，在实施例1的基础上，通过增加可移动基座及滑动支座实现了用可变梁长简支梁及连续梁自振特性测试平台测试多跨连续梁的自振特性。