CN106644329B - 一种高精度动态测量的120mn桥梁支座测试机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度动态测量的120MN桥梁支座测试机，属于桥梁支座测试机技术领域，该系统包括底座、主机机械部分、水平剪切部分、垂向加载部分、转角加载部分、测控部分以及液压部分，所述水平剪切部分、垂向加载部分、转角加载部分均安装在主机机械部分构成加载主体，本发明解决了桥梁支座试样工件的抗剪弹性模量、转角性能的精确测量以及竖向压缩变形和残余变形等力学性能的测试，实现了测量系统的自动控制化、控制精度高的效果。

Description

一种高精度动态测量的120MN桥梁支座测试机

技术领域

本发明涉及高速铁路桥梁建筑技术领域，具体而言，涉及一种高精度动态测量的120MN桥梁支座测试机。

背景技术

为了节省日益稀缺的土地,近年来,高速铁路的建设以桥代路，已越来越成为共识，如京沪高速铁路桥梁占线路总长达80%以上，桥梁支座是架设于墩台上，顶面支承桥梁上部结构的装置，其功能为将上部结构固定于墩台，承受作用在上部结构的各种力，并将它可靠地传给墩台；在各种外力的作用下，支座能适应上部结构的转角和位移，使上部结构可自由变形而不产生额外的附加内力；桥梁支座是桥梁结构的一个重要组成部分，当支座失效时，将会导致桥梁结构整体失效；如果桥梁支座选择不当，或者设计不合理，其后果是在桥梁上部或者下部造成结构的破坏， 随着现代社会的发展，大型和特大型桥梁支座的应用越来越多，而现有技术已经无法满足大吨位桥梁支座的力学性能检测要求。国内现有用于桥梁支座进行剪切弹性模量测试的时候，水平缸连接器是直接与水平油缸的活塞杆固定连接，在实际操作过程中，需要将水平油缸调节到准确的高度位置，才能进行剪切弹性模量的测量，操作复杂，导致桥梁支座的数据测量效率低；而且在进行转角试验时，现有的桥梁支座测量机是采用液压缸的活塞杆直接推动承载横梁，此方法的受力较直接，不易对承载横梁产生稳定的作用力，影响最终的转角试验测量值精确度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度动态测量的120MN桥梁支座测试机以达到承载板与测量装置之间的快速连接，对转角试验提供稳定作用力，提供桥梁支座剪切弹性模量、转角试验以及竖向压缩试验的测量效率的目的，解决现有的桥梁支座测量机对桥梁支座的剪切弹性模量、转角试验以及竖向压缩试验测量效率低以及大型铁路桥梁支座的检测的问题。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种高精度动态测量的120MN桥梁支座测试机，其特征在于，该系统包括底座、主机机械部分、水平剪切部分、垂向加载部分、转角加载部分以及测控部分，其中：

所述水平剪切部分、垂向加载部分、转角加载部分均安装在主机机械部分构成加载主体，所述垂向加载部分包括沿底座竖直方向滑动设置的中梁和固定于主机机械部分上端的多个垂直液压缸，多个垂直液压缸对中梁提供垂直方向加载；所述水平剪切部分包括位于位于主机机械部分水平方向上的水平缸连接器和驱动其沿竖直方向滑动的升降跟随装置，水平缸连接器设有对其提供水平加载的水平油缸；所述转角加载部分包括顶转杠杆，顶转杠杆的端部与底座铰接，顶转杠杆的下方设有驱动其转动的顶转液压缸；所述中梁与主机机械部分的端面之间还设有承载装置，承载装置的一端与水平缸连接器通过扣接装置连接，另一端与顶转杠杆相接触；所述测控部分均分别与水平剪切部分、垂向加载部分和转角加载部分电连接。

进一步地，所述测控部分包括控制微机、伺服控制器、位移传感器、力传感器，所述位移传感器和力传感器均与控制微机电连接，控制微机与伺服控制器电连接，伺服控制器分别与水平油缸、垂直液压缸以及转角液压缸电连接。

进一步地，所述水平油缸、升降跟随装置、顶转液压缸以及主油缸的相应位置上均设有位移传感器；所述主油缸、水平油缸、升降油缸还连接有用于测试加载力的力传感器。

进一步地，所述承载装置包括依次依次安装的上支座底板、橡胶底板、减磨层、上摆和水平缸连接器；所述橡胶底板的圆柱面上贴附有应变片压力传感器。

进一步地，所述扣接装置包括U型连接块，所述水平缸连接器和承载横梁的端部均设有与U型连接块端部相装配的通孔。

进一步地，所述水平剪切部分还包括升降台支架，升降台支架与水平油缸固定连接，所述升降台支架的两端固定连接有导向板，导向板之间形成与水平缸连接器端部相匹配的滑槽；所述水平油缸的活塞杆与水平缸连接器的端部固定连接。

进一步地，所述升降跟随装置包括工作台和竖直滑动设置在工作台上的滑动圆筒，所述滑动圆筒的一端与升降台支架的底部固定连接，另一端固定连接有升降油缸。

进一步地，所述顶转液压缸固定在底座的竖直方向上，顶转液压缸的活塞杆端部位于顶转杠杆的中部下方。

进一步地，所述垂直液压缸设有三个且连接有电液伺服阀，垂直液压缸之间采用多缸并联技术。

采用本发明具有如下优点：

1.本申请的承载横梁两侧放置有桥梁支座试样，当桥梁支座测试机将桥梁支座试样压紧，通过升降跟随装置将水平缸连接器调节至与承载横梁对齐的位置，两者之间装配U型连接块，实现承载横梁和水平缸连接器之间的横向作用力的传递，但可在竖直方向的一定范围内活动，整个装置操作简单，且相对于现有桥梁支座测试机不会造成承载横梁的变形；

2.本申请在测量桥梁支座的转角试验时，通过顶转液压缸的伸出以带动顶转杠杆的转动，顶转杠杆的端部推动承载横梁的端部，实现承载横梁沿两个桥梁支座试样的轴中点为圆心产生转动，从而得到桥梁支座试样的转角性能，相对于现有的压力测试机的转角试验更加稳定，不易损坏用于转角试验的支撑杆；

3.本申请的位移传感器和力传感器在进行竖向压缩试验、水平试验以及转角试验的时候，能够自动采集相应的试验数据，并将数据反馈至中央处理器进行分析和计算，从而得到桥梁支座的竖向压缩变形和残余变形等力学性能、抗剪弹性模量以及转角性能；

4.通过采用大吨位的液压系统提供试验加载力源，采用自动化程序控制，采用自动化检测软件，可同时对压、剪、转的变形和力进行测试，并自动调整补偿竖向试验力，有效提高水平向加载或转角试验加载时的检测性；

5.本申请的桥梁支座试验机加载力值较大，对于大吨位桥梁支座的质量控制和其成品力学性能的质量控制的程度较好，检测设备及检测手段较为丰富，能实现120MN承载力的桥梁支座测试，其力学性能质量能通过试验得以有效试验。

附图说明

图1是本发明提供的一种高精度动态测量的120MN桥梁支座测试机的结构示意图；

图2是本发明提供的一种高精度动态测量的120MN桥梁支座测试机的连接结构示意图；

图3是本发明提供的一种高精度动态测量的120MN桥梁支座测试机的连接结构俯视图；

图4是本发明提供的一种高精度动态测量的120MN桥梁支座测试机的水平油缸结构示意图；

图5是本发明提供的一种高精度动态测量的120MN桥梁支座测试机的局部放大图。

附图标记：1为主油缸、2为位移传感器、3为上梁、4为立柱、5为中梁、6为上支座底板、7为橡胶底板、8为减磨层、9为上摆、10为剪切板、11为扣接装置、12为水平缸连接器、13为升降台支架、14为拉压力传感器、15为水平油缸、16为工作台面、17为升降传感器、18为升降油缸、19为底座、20为变片压力传感器、21为顶转缸位移传感器、22为顶转杠杆、23为工作台、24为顶转液压缸、25为滑动圆筒、26为位移测试系统、27为力学测试系统、28为计算机、29为液压系统、30为连接板、31为通孔、32为支撑架、33为导向板、34为导向槽。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

图1、图2、图3、图4及图5出示了一种高精度动态测量的120MN桥梁支座测试机，其特征在于，该系统包括工作台、主机机械部分、水平剪切部分、垂向加载部分、转角加载部分、测控部分以及液压部分，其中：

所述水平剪切部分、垂向加载部分、转角加载部分均安装在主机机械部分构成加载主体，所述垂向加载部分包括沿底座19竖直方向滑动设置的中梁和固定于主机机械部分上端的多个垂直液压缸1，多个垂直液压缸1对中梁5提供垂直方向加载；所述水平剪切部分包括位于位于主机机械部分水平方向上的水平缸连接器12和驱动其沿竖直方向滑动的升降跟随装置，水平缸连接器12设有对其提供水平加载的水平油缸15；所述转角加载部分包括顶转杠杆22，顶转杠杆22的端部与底座19铰接，顶转杠杆22的下方设有驱动其转动的顶转液压缸24；所述中梁5与主机机械部分的端面之间还设有承载装置，承载装置的一端与水平缸连接器12通过扣接装置11连接，另一端与顶转杠杆22相接触；所述测控部分均分别与水平剪切部分、垂向加载部分和转角加载部分电连接。

其中，所述水平缸连接器12包括连接板30，连接板30的端部设有与水平油缸15的活塞杆相匹配的导向槽34且活塞杆与导向槽34之间设有限位螺钉，连接板30与水平油缸15的活塞杆相对应的位置上设有螺纹孔，限位螺钉装配在螺纹孔的内部，限位螺钉将活塞杆连接在连接板30上，实现横向位移的作用传动。

水平油缸15固定连接在支撑架32上，所述支撑架32的两端固定连接有导向板33，导向板33之间形成与连接板30端部相匹配的滑槽，连接板33的端部与滑槽的内壁相接触；所述水平油缸15的活塞杆与连接板30的端部固定连接。

而主油缸1安装在上梁3 上；当剪切板10与水平油缸15不在同一平面，存在微小误差时，由于用U型连接块11连接，将不会影响工作正常进行；顶转杠杆22与剪切板10的接触点，比顶转油缸24与剪切板10的接触点更靠近支座，减少了剪切板10的变形对测试结果的影响；顶转缸位移传感器21与顶转杠杆22连接，可以直接度量顶转杠杆的位移。

所述测控部分包括控制微机、伺服控制器、位移传感器、力传感器，所述位移传感器和力传感器均与控制微机电连接，控制微机与伺服控制器电连接，伺服控制器分别与水平油缸15、垂直液压缸1以及转角液压缸24电连接；计算机控制软件和分析软件是自动化测试的核心，对于控制部分，有触摸屏，参数设置，流程设置，在位移测量和力测量的辅助下，可以按预订流程控制实验。

所述水平油缸15、升降跟随装置、顶转液压缸24以及主油缸1的相应位置上均设有位移传感器；所述主油缸1、水平油缸15、升降油缸18还连接用于测试加载力的力传感器；所述上梁3与中梁5之间连接有位移传感器2；所述升降台支架13与底座19之间连接有升降传感器17；所述水平油缸15上设有拉压力传感器14；所述顶转杠杆22与底座19之间连接有顶转缸位移传感器21。

所述承载装置包括依次安装的上支座底板6、橡胶底板7、减磨层8、上摆9和剪切板12；所述橡胶底板7的圆柱面上贴附有应变片压力传感器20；应变片压力传感器20贴在橡胶底板7的圆柱面上，测量橡胶的受力和变形，通过数字处理，实时反映受力和变形状态，是构成动态测量系统的重要部分。

所述扣接装置11包括U型连接块，所述水平缸连接器12和剪切板10的端部均设有与U型连接块端部相装配的通孔。

所述水平剪切部分还包括升降台支架13，升降台支架13与水平油缸15固定连接，所述升降台支架13的两端固定连接有导向板，导向板之间形成与水平缸连接器12端部相匹配的滑槽；所述水平油缸15的活塞杆与水平缸连接器12的端部固定连接。

所述升降跟随装置包括工作台面16和竖直滑动设置在工作台面16上的滑动圆筒25，所述滑动圆筒25的一端与升降台支架13的底部固定连接，另一端固定连接有升降油缸18。升降台支架13固定于滑动圆筒25上，辅助于另外四根导向柱，由升降油缸18推动升降台支架13上下运动，跟随桥梁支架的变形，使水平油缸15和剪切板10在同一水平面上。

所述顶转液压缸24固定在工作台23的竖直方向上，顶转液压缸24的活塞杆端部位于顶转杠杆22的中部下方。

所述垂直液压缸1设有三个且连接有电液伺服阀24，多个垂直液压缸之间采用多缸并联技术；电液伺服阀24具有动态响应快、控制精度高、使用寿命长等优点，可以平稳的控制水平，垂直，转角全方位的测试，再通过力传感器自动采集试验数据。

位移测试系统26中包括光栅、电子尺实现位置控制功能；

力学测试系统27中包括应变传感器、液压压力传感器；

计算机28中包括带触摸屏、打印机具有操作、控制，统计，分析，画图等功能；

液压系统29中包括泵站、电气控制柜提供压力。

具体的测试步骤如下：

竖向压缩试验时，由液压系统中的主油泵提供液压源，使主油缸下降，推动中梁5在立柱4上滑动，将试样放入工作台，对试样施加了一个竖向的载荷，进一步，通过安装在中梁5 的光栅位移传感器2测出各种试验荷载下试样的竖向压缩形变，可以通过测试软件计算获得试样的竖向压缩变形和残余变形等力学参数；

水平试验时，前序步骤如同竖向试验，当在对试样施加了一定的竖向荷载后，保持荷载不变，再由水平油缸15提供力源，对水平缸连接器12施加水平向试验力，驱使水平缸连接器12带动剪切板10对试样形成一个水平的载荷；进一步，水平油缸15连接有拉压力传感器14和力传感器，当剪切板10驱使试样产生的推力大于试样和剪切板10之间的阻力时，力传感器通过记录水平缸连接器12推动试样产生位移瞬间的水平力，获得桥梁支座试样的初始摩擦系数，重复上述步骤数次，可获得试样的摩阻性能，此步骤也可作为普通板式橡胶支座剪切弹性模量测试，不同的是软件将采集记录分级加载下各级变形数据，从而获得试样的抗剪弹性模量；

转角试验时，前序步骤如同竖向试验，当在对试样施加了一定的竖向荷载后，保持荷载不变，再由顶转油缸24对顶转杠杆22施加试验力，驱使顶转杠杆22对剪切板10的一端施加一个向上的力，使得剪切板10以相对放置于承载装置中两个试样中轴中点为圆心产生转动；进一步，顶转油缸24连接有力传感器，可通过力传感器记录相应的力转角测试数据，顶转缸位移传感器21与顶转杠杆22连接，可以直接度量顶转杠杆的位移，从而得以检测桥梁支座试样的转角性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高精度动态测量的 120MN 桥梁支座测试机，其特征在于，系统包括底座、主机机械部分、水平剪切部分、垂向加载部分、转角加载部分以及测控部分，其中：所述水平剪切部分、垂向加载部分、转角加载部分均安装在主机机械部分构成加载主体，所述垂向加载部分包括沿底座竖直方向滑动设置的中梁和固定于主机机械部分上端的多个垂直液压缸，多个垂直液压缸对中梁提供垂直方向加载力，垂直液压缸设有三个且连接有电液伺服阀，垂直液压缸之间采用多缸并联技术；所述水平剪切部分包括位于主机机械部分水平方向上的水平缸连接器和驱动其沿竖直方向滑动的升降跟随装置，水平缸连接器设有对其提供水平加载力的水平油缸；所述转角加载部分包括顶转杠杆，顶转杠杆的端部与底座铰接，顶转杠杆的下方设有驱动其转动的顶转液压缸，且顶转液压缸固定在底座的竖直方向上，顶转液压缸的活塞杆端部位于顶转杠杆的中部下方；所述中梁与主机机械部分的端面之间还设有承载装置，承载装置为两个，一个承载装置位于剪切板与中梁之间，另一个承载装置位于底座与剪切板之间，试样在需要进行测试时，一个试样安装在承载装置与剪切板之间，另一个试样安装在剪切板与另一个承载装置之间，且承载装置的一端与水平缸连接器通过扣接装置连接，另一端与顶转杠杆相接触；所述测控部分均分别与水平剪切部分、垂向加载部分和转角加载部分电连接；所述承载装置包括依次安装的上支座底板、橡胶底板、减磨层、上摆和水平缸连接器；所述橡胶底板的圆柱面上贴附有应变片压力传感器；

所述扣接装置包括 U 型连接块；所述水平缸连接器和剪切板的端部均设有与 U 型连接块端部相装配的通孔；

所述测控部分包括控制微机、伺服控制器、位移传感器、力传感器，所述位移传感器和力传感器均与控制微机电连接，控制微机与伺服控制器电连接，伺服控制器分别与水平油缸、垂直液压缸以及转角液压缸电连接。

2. 根据权利要求 1 所述的高精度动态测量的 120MN 桥梁支座测试机，其特征在于，所述水平油缸、升降跟随装置、顶转液压缸以及主油缸的相应位置上均设有位移传感器；所述主油缸、水平油缸、升降油缸还连接有用于测试加载力的力传感器。

3. 根据权利要求 1 所述的高精度动态测量的 120MN 桥梁支座测试机，其特征在于，所述水平剪切部分还包括升降台支架，升降台支架与水平油缸固定连接，所述升降台支架的两端固定连接有导向板，导向板之间形成与水平缸连接器端部相匹配的滑槽；所述水平油缸的活塞杆与水平缸连接器的端部固定连接。

4. 根据权利要求 1 所述的高精度动态测量的 120MN 桥梁支座测试机，其特征在于，所述升降跟随装置包括工作台和竖直滑动设置在工作台上的滑动圆筒，所述滑动圆筒的一端与升降台支架的底部固定连接，另一端固定连接有升降油缸。