一种多自由度多功能桥梁伸缩缝试验机的制作方法

本实用新型涉及桥梁伸缩缝试验技术领域，更具体地，涉及一种多自由度多功能桥梁伸缩缝试验机。

背景技术：

桥梁伸缩缝指的是为满足桥面变形的要求，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩缝。要求伸缩缝在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向，均能自由伸缩，牢固可靠，车辆行驶过时应平顺、无突跳与噪声；要能防止雨水和垃圾泥土渗入阻塞；安装、检查、养护、消除污物都要简易方便。

桥梁伸缩缝的作用在于调节由车辆荷载和桥梁建筑材料所引起的上部结构之间的位移和联结。桥梁伸缩装置在设计、施工上稍有缺陷或不足，就会引起其早期破坏。这不仅直接使桥梁通行者感到不舒适，缺乏安全感，有时还会影响到桥梁结构本身。为了使桥梁伸缩缝装置使用更为安全、可靠，人们通常通过伸缩缝装置的测试平台对伸缩缝装置进行安装之前的测试。

专利文献cn105510020b公开了一种可变宽度桥梁伸缩缝试验平台及其施工方法，包括位于底部且用于承载试验平台上部载荷和试验车辆荷载的基础部分、固定铺设于基础部分上的底层钢板、设置在底层钢板上的上部钢板、设置在底层钢板和上部钢板之间使上部钢板相对于底层钢板移动的施力装置、伸缩缝构件、路面混凝土台和用于安装伸缩缝构件的钢板施力，使上部钢板相对于底层钢板移动，从而减小或增大伸缩缝的宽度。其可改变伸缩缝的宽度，适应全尺寸桥梁伸缩缝试验，但伸缩缝试验机的功能比较单一，通常只能实现一种方向的伸缩运动，如单一横向、单一纵向，单一垂向，无法全方位的模拟伸缩缝在实际工况中的状态，此外现有的桥梁伸缩缝试验机对于美标的ovm试验和疲劳试验和欧标的疲劳试验要求也无法满足。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供1.一种多自由度多功能桥梁伸缩缝试验机，通过采取横向油缸驱动横向运动梁、纵向油缸驱动纵向运动梁、顶起油缸和竖向油缸控制纵向运动梁的垂直受力和垂向运动，全方位的模拟伸缩缝在实际工况中的状态，另外设置可拆卸的倾斜工装台可完成伸缩缝的倾斜试验，弥补了国内无法对伸缩缝类产品进行试验检验的空白，还可满足美标和欧标的试验要求。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种多自由度多功能桥梁伸缩缝试验机，包括：

作为试验机基础受力结构的主体框架；

设于所述主体框架上的多自由度运动机构，该多自由度运动机构包括设于所述主体框架上沿第一方向运动的纵向运动梁、沿第二方向运动的横向运动梁，以及分别与所述纵向运动梁和横向运动梁垂直的龙门移动框架；

滑动组件，其包括龙门移动轮、横向移动丝杠、纵向移动副和横向移动副，所述横向移动丝杠设于所述龙门移动框架上，用以调整竖向油缸至合适位置对桥梁伸缩缝施加竖向载荷，所述纵向移动副和横向移动副分别驱动所述纵向运动梁、横向运动梁运动对桥梁伸缩缝施加第一方向、第二方向载荷；

用于模拟桥梁受力冲击真实状态的液压泵站系统，其包括力传感器和位移传感器，用于实时测量桥梁伸缩缝在不同工况下的应力和应变，实现对桥梁伸缩缝的多自由度试验。

进一步地，所述液压泵站系统包括泵站、输油管和液压油缸，所述液压油缸包括纵向油缸、横向油缸和顶起油缸；

所述纵向油缸设于所述纵向运动梁一端；

所述横向油缸根据所述力传感器和位移传感器测量的应力和应变信号控制所述横向运动梁的横向运动；

所述顶起油缸设于所述纵向运动梁底部，用于根据所述力传感器和位移传感器测量的应力和应变信号控制所述纵向运动梁的垂向运动。

进一步地，所述纵向移动副通过铰链安装于所述纵向运动梁两侧，且所述纵向移动副可在所述纵向运动梁侧面的固定块上滑动。

进一步地，所述横向移动副通过铰链安装在所述横向运动梁底部，在所述横向油缸的推动作用下，所述横向运动梁带动所述横向移动副做横向运动。

进一步地，所述纵向运动梁和所述横向运动梁上可拆卸的安装有倾斜工装台，所述倾斜工装台包括第一倾斜工装台和第二倾斜工装台，分别安装于所述纵向运动梁和所述横向运动梁上。

进一步地，所述主体框架包括横框架梁、与该横框架梁垂直设置的纵框架梁以及设于所述横框架梁和纵框架梁顶部的横梁。

进一步地，所述横框架梁包括第一横框架梁、第二横框架梁和第三横框架梁，所述第一横框架梁和所述第二横框架梁平行安置，且彼此之间设有纵框架梁。

进一步地，所述横梁包括第一横梁和第二横梁，所述纵框架梁上一端安装所述第三横框架梁。

进一步地，所述纵框架梁包括第一纵框架梁、第二纵框架梁、第三纵框架梁、第四纵框架梁和第五纵框架梁。

进一步地，所述横向油缸包括第一横向油缸和第二横向油缸；

所述第一横向油缸设于所述第二纵框架梁上；

所述第二横向油缸设于所述第四纵框架梁上。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本实用新型的桥梁伸缩缝试验机，通过采取横向油缸驱动横向运动梁、纵向油缸驱动纵向运动梁、顶起油缸和竖向油缸控制纵向运动梁的垂直受力和垂向运动，全方位的模拟伸缩缝在实际工况中的状态，另外设置可拆卸的倾斜工装台可完成伸缩缝的倾斜试验，弥补了国内无法对伸缩缝类产品进行试验检验的空白，还可满足美标和欧标的试验要求。

2、本实用新型的桥梁伸缩缝试验机，所述纵向移动副可在所述纵向运动梁侧面的固定块上滑动，在所述纵向油缸的推动作用下，所述纵向运动梁可带动所述纵向移动副做纵向运动，与所述纵框架梁位置对应，可以控制所述纵向运动梁的活动范围，在纵向油缸对所述纵向运动梁的纵向推动时，使得所述纵向运动梁在合理的范围内纵向运动，从而更精确的完成试验。

3、本实用新型的桥梁伸缩缝试验机，所述横向移动副通过铰链安装在所述横向运动梁的下面，所述横向移动副的在所述横向油缸的推动作用下，所述横向运动梁可带动所述横向移动副做横向运动，实现待测试伸缩缝的横向运动工况模拟。

4、本实用新型的桥梁伸缩缝试验机，滑动组件与液压泵站系统共同配合使得桥梁伸缩缝试验机灵活的实现桥梁伸缩缝的横向、纵向、以及竖向等多方位的性能测试。

5、本实用新型的桥梁伸缩缝试验机，所述纵向运动梁和所述横向运动梁上可拆卸的安装有倾斜工装台，所述倾斜工装台分为为第一倾斜工装台和第二倾斜工装台，分别安装在所述纵向运动梁和所述横向运动梁上，所述工装台的上表面为斜面，第一工装台和第二工装台的上表面在同一斜面，以确保被检桥梁测伸缩缝试样的下表面在一个平面上，以确保伸缩缝倾斜试验的准确性。

附图说明

图1为本实用新型实施例多自由度多功能桥梁伸缩缝试验机的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例多自由度多功能桥梁伸缩缝试验机的府视图；

图3为本实用新型实施例多自由度多功能桥梁伸缩缝试验机的正视图；

图4为本实用新型实施例多自由度多功能桥梁伸缩缝试验机的局部放大图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

1-主体框架、11-横框架梁、111第一横框架梁、112-第二横框架梁、113-第三横框架梁、12-纵框架梁、121-第一纵框架梁、122-第二纵框架梁、123-第三纵框架梁、124-第四纵框架梁、125-第五纵框架梁、13-横梁、131-第一横梁、132-第二横梁、14-纵向运动梁、15-横向运动梁、16-龙门移动框架、161-第一龙门移动框架、162-第二龙门移动框架、2-液压泵站系统、21-纵向油缸、22-横向油缸、221-第一横向油缸、222-第二横向油缸、23-顶起油缸、231-第一顶起油缸、232-第二顶起油缸、24-竖向油缸、3-滑动组件、31-龙门移动轮、32-横向移动丝杠、33-纵向移动副、34-横向移动副、4-伸缩缝试样、5、倾斜工装台。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-4所示，本实用新型提供一种多自由度多功能桥梁伸缩缝试验机，该试验机主要包含主体框架1、设于所述主体框架1上的多自由度运动机构，该多自由度运动机构包括设于所述主体框架1上沿第一方向运动的纵向运动梁14、沿第二方向运动的横向运动梁15，以及分别与所述纵向运动梁14和横向运动梁15垂直的龙门移动框架16；滑动组件3，其包括龙门移动轮31、横向移动丝杠32、纵向移动副33和横向移动副34，所述横向移动丝杠32设于所述龙门移动框架16上，用以调整竖向油缸24至合适位置对桥梁伸缩缝施加竖向载荷，所述纵向移动副33和横向移动副34分别驱动所述纵向运动梁14、横向运动梁15运动对桥梁伸缩缝施加第一方向、第二方向载荷；用于模拟桥梁受力冲击真实状态的液压泵站系统2，其包括力传感器和位移传感器，用于实时测量桥梁伸缩缝在不同工况下的应力和应变，实现对桥梁伸缩缝的多自由度试验。所述第一方向优选为纵向运动梁14方向，所述第二方向优选为横向运动梁15方向。

其中主体框架1为钢型结构，包括横框架梁11、纵框架梁12、横梁13、纵向运动梁14、横向运动梁15和龙门移动框架16。所述横框架梁11包括第一横框架梁111、第二横框架梁112和第三横框架梁113，所述第一横框架梁111和所述第二横框架梁112平行安置，且彼此之间安装有纵框架梁12，所述纵框架梁12优选为5个，分别为第一纵框架梁121、第二纵框架梁122、第三纵框架梁123、第四纵框架梁124和第五纵框架梁125，所述纵框架梁12彼此之间间隔分布且互相平行；所述第一纵框架梁121安装于所述第一横框架梁111和所述第二横框架梁112的一端，所述第五纵框架梁125安装于所述第一横框架梁111和所述第二横框架梁112的另一端，所述第二纵框架梁122、第三纵框架梁123、第四纵框架梁124在所述第一纵框架梁121和所述第五纵框架梁125之间等距间隔安装，如此形成稳固的主体框架底部；所述第一横框架梁111和所述第二横框架梁112与所述纵框架梁12之间为螺栓固定连接；所述纵框架梁12的两端上方安装有第三横框架梁113和横梁13，所述横梁13与所述横框架梁11互相平行且明显的长于所述横框架梁11，以提供足够长的机器行程；所述横梁13包括第一横梁131和第二横梁132，所述第二横梁132的侧面设有通孔，所述纵框架梁12的上面一端安装所述第三横框架梁113，另一端安装所述第一横梁131，所述第三横框架梁113的上面安装第二横梁132，所述纵框架梁12与所述第三横框架梁113和所述第一横梁131之间、所述第三横框架梁113与所述第二横梁132之间均为螺栓固定连接；所述纵框架梁12的上方水平安装有互相平行的纵向运动梁14和横向运动梁15，且与所述纵框架梁12相垂直，所述纵向运动梁14和所述横向运动梁15长度相等且稍长于所述第一纵框架梁121的左侧面和所述第五纵框架梁125右侧面的距离，所述纵向运动梁14和所述横向运动梁15的上表面等间距的设有三条凹沟；工作时，在所述纵向运动梁14和所述横向运动梁15的上方安装伸缩缝试样；所述纵向运动梁14为t字形，静止状态下，其侧面与所述第一纵框架梁121、第二纵框架梁122、第三纵框架梁123、第四纵框架梁124和第五纵框架梁125分别对应的位置安装有上下成对的固定块，所述纵向运动梁14作为伸缩缝试验机的纵向和垂向运动部件，所述横向运动梁15作为伸缩缝试验机的横向运动部件；所述龙门移动框架16的两个下端分别螺栓固定安装在所述第一横梁131和所述第二横梁132上，所述龙门移动框架16包括第一龙门移动框架161和第二龙门移动框架162，作为桥梁伸缩缝试验机的竖向加压框架构件。

进一步地，如图1和图3所示，液压泵站系统2主要包括泵站、液压油缸、输油管、力传感器、位移传感器等，作为桥梁伸缩缝试验机的动力系统，为伸缩缝试验机提供外力，用于模拟桥梁受力冲击的真实状态。液压油缸包括纵向油缸21、横向油缸22、顶起油缸23和竖向油缸24。所述纵向油缸21的通过螺栓固定安装在所述纵向运动梁14的一端，所述纵向油缸21通过配套的纵向力传感器控制所述纵向运动梁14的纵向运动；所述横向油缸22横穿所述第二横梁132上的通孔，一端螺栓固定在所述第二横梁132的外侧，另一端铰链安装在三角固定板的上部，三角固定板的中下部通过螺钉固定在所述横向运动梁15的一侧，所述横向油缸22通过配套的水平力传感器、水平位移传感器来控制所述横向运动梁15的横向运动，所述横向油缸22优选为2个，分别为第一横向油缸221和第二横向油缸222，所述第二横梁132的侧面对应所述第二纵框架梁122和所述第四纵框架梁124的位置均设有通孔，所述第一横向油缸221安装在所述第二纵框架梁122的上方，所述第二横向油缸222安装在所述第四纵框架梁124的上方，如此，可以保证所述横向运动梁15整体平稳运动，进而对伸缩缝装置进行压缩性能测试；所述顶起油缸23安装在所述纵向运动梁14的下方，所述顶起油缸23通过配套的顶起位移传感器、顶起力传感器控制所述纵向运动梁14的垂向运动，可推动所述纵向运动梁14做上升运动，所述顶起油缸23优选为2个，分别为第一顶起油缸231和第二顶起油缸232；所述竖向油缸24安装在所述龙门移动框架16顶梁的下面，用于实现竖向加压，模拟桥梁的竖直受力；与所述龙门移动框架16对应，所述竖向油缸24亦为2个。

如图1和图4所示，所述滑动组件3包括龙门移动轮31、横向移动丝杠32、纵向移动副33和横向移动副34，作为桥梁伸缩缝试验机的辅助滑动组件，配合液压泵站动力系统共同完成。所述龙门移动轮31安装在所述龙门移动框架16下端的两侧，当需要调节所述龙门移动框的间距时，可将所述龙门移动框架16下端原本固定的螺栓拧开，借助所述龙门移动轮31实现横向运动，即实现两个龙门框架之间的间距调节，以适应伸缩缝式样的长度，从而调整所述竖向油缸24的位置，进而调整竖向加压的位置；所述横向移动丝杠32安装在所述龙门移动框架16顶梁的下面，同时安装在所述竖向油缸24的侧面，所述竖向油缸24可沿所述横向移动丝杠32在横向位置上运动；所述纵向移动副33通过铰链安装在所述纵向运动梁14的两侧，具体的所述纵向移动副33的一端铰链安装在所述纵向运动梁14的侧面，另一端安装在肘板上，肘板为楔状，肘板的底部通过螺栓固定在所述纵框架梁12上，所述纵向移动副33可在所述纵向运动梁14侧面的固定块上滑动，在所述纵向油缸21的推动作用下，所述纵向运动梁14可带动所述纵向移动副33做纵向运动，与所述纵框架梁12位置对应，所述纵向运动梁14的两侧共安装有5组，每一组有4个，每一组的每一侧有两个，这样可以控制所述纵向运动梁14的活动范围，在纵向油缸21对所述纵向运动梁14的纵向推动时，使得所述纵向运动梁14在合理的范围内纵向运动，从而更精确的完成试验；所述横向移动副34通过铰链安装在所述横向运动梁15的下面，所述横向移动副34的在所述横向油缸22的推动作用下，所述横向运动梁15可带动所述横向移动副34做横向运动。滑动组件3与液压泵站系统共同配合使得桥梁伸缩缝试验机灵活的实现桥梁伸缩缝的横向、纵向、以及竖向等多方位的性能测试。

计算机系统主要包含显示器和工控机。

进一步地，在本实用新型另一个实施例中，当需要做倾斜试验时，在所述纵向运动梁14和所述横向运动梁15上可拆卸的安装有倾斜工装台5，所述倾斜工装台5分为两部分，分别为第一倾斜工装台和第二倾斜工装台，分别安装在所述纵向运动梁14和所述横向运动梁15的上面，所述工装台5的上表面为斜面，第一工装台和第二工装台的上表面在同一斜面，以确保被检桥梁测伸缩缝试样的下表面在一个平面上，以确保伸缩缝倾斜试验的准确性。

本实用新型为一种桥梁伸缩缝试验机的具体工作原理如下：如图3-4所示，工作时，将伸缩缝试样的两端分别安装在纵向运动梁和横向运动梁上，启动液压动力系统，两个横向油缸的伸缩结构伸出，通过水平力传感器的作用推动横向运动梁，同时横向运动梁带动横向移动副进行水平横向运动，进而对桥梁伸缩缝进行压缩；纵向油缸的伸缩结构伸出，推动纵向运动梁，同时纵向运动梁带动纵向移动副进行纵向运动，两个顶起油缸推动纵向运动梁做垂向运动，两个龙门移动框架上的竖向油缸通过对纵向运动梁加压，与顶起油缸共同控制纵向运动梁的垂向运动，共同完成桥梁伸缩缝的横向、纵向、以及竖向等多方位的性能测试。当需要检测不同长度的桥梁伸缩缝试样时，可将龙门移动框架下端原本固定的螺栓拧开，并借助其下端安装的龙门移动轮实现横向运动，从而调整两个龙门框架的间距，进而调整龙门框架上竖向油缸的加压位置，从而更好的对不同长度的桥梁伸缩缝进行全方位的性能检测；当需要做倾斜试验时，在纵向运动梁和横向运动梁上面安装倾斜工装台，以确保被检桥梁测伸缩缝试样的下表面始终在一个平面上，进而保证了伸缩缝试验的准确性。本实用新型提供的一种桥梁伸缩缝试验机功能多样，不仅可以实现横向的伸缩运动，还能同时实现纵向和垂向的伸缩运动，可拆卸的安装有倾斜工装台之后还可完成伸缩缝的倾斜试验，进而可以全方位的模拟伸缩缝在实际工况中的状态，亦能满足美标和欧标对伸缩缝的试验要求。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。