一种跨索斜拉桥试验加载装置及其组装方法与流程

本发明涉及土木工程试验设备领域，尤其涉及一种跨索斜拉桥试验加载装置及其组装方法。

背景技术：

土木工程试验研究仍然是土木工程中不可或缺的重要环节。土木工程试验的任务是在试验对象上，以仪器设备为对象，以各种试验技术为手段，在荷载或其他因素作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数后进行分析，从而对结构的工作性能作出评价，对结构的承载能力作出正确的估计，并为研究和发展结构的计算理论提供可靠的依据。

在土木工程试验研究中，对于斜拉桥模型试验集中荷载的加载，由于斜拉索距离主梁顶板距离过近，常采用梁端集中荷载等效加载和从梁底进行集中荷载加载。梁端集中荷载等效加载常采用施加荷载设备和方法为：千斤顶加载，将轴力与弯矩的组合等效为轴力，模拟实际荷载加载过于粗糙，且施加荷载不能精细控制；从梁底进行集中荷载加载设备和方法为：千斤顶加载，千斤顶作用在梁底分配梁，梁底分配梁通过穿过主梁的螺栓与梁顶分配梁连接，以达到在梁顶板施加集中荷载，梁底分配梁占用结构下部空间，不便于结构底面和侧面裂纹的观测，且施加荷载不能精细控制。

液压作动器加载能够精细控制施加荷载的大小，比较适合模拟实际荷载的施加。传统的主梁液压作动器加载方式为作动器通过分配梁直接压在结构上部，则需要结构上部拥有较大加载净空，由于斜拉索的距离斜拉桥主梁距离过近，所以斜拉桥主梁不具备作动器通过分配梁直接压在结构上部的净空。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出了一种跨索斜拉桥试验加载装置及其组装方法。

一种跨索斜拉桥试验加载装置，包括传力框架、加载梁、钢梁、主梁和支座；所述传力框架与所述加载梁连接并位于所述加载梁的上方，所述加载梁与所述钢梁连接，所述主梁位于所述加载梁的下方并设于所述钢梁上，所述支座卡设于所述主梁与所述加载梁之间。

优选地，所述传力框架包括顶板、左侧板和右侧板，所述顶板的两端分别与所述左侧板的内侧面和所述右侧板的内侧面连接，所述顶板用于承载作动器，所述左侧板的底部和所述右侧板分别与所述加载梁连接。

优选地，所述传力框架还包括左底板和右底板，所述左底板与所述左侧板的底部连接，所述右底板与所述右侧板的底部连接，所述左底板和所述右底板分别与所述加载梁连接。

优选地，所述顶板的下表面设有加劲肋。

优选地，所述传力框架还包括加劲梁，所述加劲梁位于所述顶板的下方，所述加劲梁的两端分别与所述左侧板的内侧面和所述右侧板的内侧面连接。

优选地，所述左侧板的外侧面和所述右侧板的外侧面分别设有加劲板。

优选地，所述加载梁与所述钢梁通过螺栓连接。

优选地，所述主梁的横截面为t形。

优选地，所述支座为橡胶支座。

优选地，还包括加强板，所述顶板的上端设有所述加强板，所述加强板与所述顶板固定连接。

本发明还提出一种上述所述的跨索斜拉桥试验加载装置的组装方法，包括以下步骤：

s1、架设主梁；

s2、将钢梁架设在主梁下方的指定位置，将加载梁架设在主梁上方的指定位置，并将支座卡设于主梁与加载梁之间；

s3、将所述加载梁和所述钢梁连接；

s4、将传力框架与所述加载梁的顶部连接。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：对跨索斜拉桥试验加载装置进行较大集中荷载和疲劳荷载的模拟时，传力框架为跨索斜拉桥试验加载装置中的斜拉索提供了足够的空间供其穿过，作动器放置于传力框架的顶部，传力框架与加载梁连接，加载梁与钢梁连接，确保了传力框架的横向稳定性，支座卡设于主梁和加载梁之间，作动器的作用力可通过加载梁和支座集中作用于主梁的上表面，从而便于主梁的侧面裂纹的观测和位移的直观观测。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施例1的跨索斜拉桥试验加载装置的主视图；

图2为本发明实施例1的跨索斜拉桥试验加载装置的侧视图；

图3为本发明实施例1主梁的结构示意图；

图4为本发明实施例1的跨索斜拉桥试验加载装置的传力框架结构示意图；

图5为图4的a-a向的剖视图；

图6为本发明实施例1的跨索斜拉桥试验加载装置的加载梁示意图；

图7为本发明实施例1中主梁中的预埋锚杆示意图。

图8为本发明实施例2的跨索斜拉桥试验加载装置的主视图。

图9为本发明实施例2的加强板的结构示意图。

图10为本发明实施例2的加载梁的结构示意图。

附图标记说明：1、传力框架；2、加载梁；3、主梁；4、钢梁；5、螺栓；6、支座；7、通孔；8、顶板；9、加劲肋；10、右侧板；11、右加劲板；12、右底板；13、方钢梁；14、右搭板；15、左侧板；16、左搭板；17、左加劲板；18、左底板；19、第一加劲肋；20、第二加劲肋；21、作动器；22、第一钢梁；23、第二钢梁；24、第三钢梁；25、斜拉索；26、加劲梁；27、加劲板；28、锚固板；29、锚具；30、预埋锚杆；31、加强板；32、第一边框；33、第一横梁；34、第一纵梁；35、第二边框；36、第二横梁；37、第二纵梁。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

结合图1-7，本实施例提出一种跨索斜拉桥试验加载装置，包括传力框架1、加载梁2、钢梁4、主梁3和支座6；传力框架1与加载梁2连接并位于加载梁2的上方，加载梁2与钢梁4连接，主梁3位于加载梁2的下方并设于钢梁4上，支座6卡设于主梁3与加载梁2之间。

需要说明的是，本实施例中的跨索斜拉桥试验加载装置中的斜拉索25的一端通过锚固板28、锚具29固定连接，预埋锚杆30的一端与锚固板28连接，另一端锚固于主梁上，斜拉索25位于主梁3的中间位置，传力框架为中空结构，传力框架可提供足够的空间供多根斜拉索25从中穿过，可以满足跨越斜拉索25对主梁进行集中荷载或疲劳荷载加载的要求，斜拉索25穿过传力框架1安装于主梁上，传力框架为作动器的放置提供了足够的加载净空，因此可从主梁的上表面进行荷载试验。优选地，斜拉索25与预留锚杆30平行设置，锚具29为挤压锚具，锚固板28与预留锚杆30通过螺栓连接。

在上述实施例的基础上，本实施例中传力框架1包括顶板8、左侧板15和右侧板10，顶板8的两端分别与左侧板15的顶端的内侧面和右侧板10的顶端的内侧面连接，顶板8用于承载作动器21，左侧板15的底部和右侧板10分别与加载梁2连接。该结构的传力框架确保了其横向稳定性和安全性，作动器21从顶板施力通过左侧板15和右侧板10将力传递给加载梁，加载梁通过支座6将力作用于主梁上。为了实现连接的稳定性，顶板8与左侧板15和右侧板10的连接方式优选为焊缝连接。

在上述实施例的基础上，本实施例中传力框架1还包括左底板18和右底板12，左底板18与左侧板15的底部连接，右底板12与右侧板10的底部连接，左底板18和右底板12分别与加载梁2连接。左底板18和右底板对左侧板15和右侧板有一定的支撑作用，从而可以提高传力框架的稳定性，而且有利于通过螺栓与加载梁连接。

在上述实施例的基础上，本实施例中顶板8的下表面设有加劲肋9。使顶板的刚度加强，提高传力框架的稳定性。进一步地，本实施例中的加劲肋9的数量为两个，包括第一加劲肋19和第二加劲肋20，其他实施例中也可以是其他数量的加劲肋，例如三个或四个等。

在上述实施例的基础上，本实施例中传力框架1还包括加劲梁26，加劲梁26位于顶板8的下方，加劲梁26的两端分别与左侧板15的内侧面和右侧板10的内侧面连接。加强传力框架的横向刚度，满足较大集中荷载和多次疲劳荷载的加载。

在上述实施例的基础上，本实施例中左侧板15的外侧面和右侧板10的外侧面分别设有加劲板27。加强传力框架的竖向刚度，满足较大集中荷载和多次疲劳荷载的加载。本实施例中，左侧板15的外侧面和左加劲板17焊缝连接，右侧板10的外侧面与右加劲板11焊缝连接；左底板18和左加劲板17焊缝连接，右底板12与右加劲板11焊缝连接。

在上述实施例的基础上，本实施例中加载梁2与钢梁4通过螺栓连接。需要说明的是，设于加载梁与钢梁4之间的主梁对加载梁和钢梁4的直接连接存在障碍，因此在主梁上设有通孔7，螺栓5可穿过通孔7连接加载梁2和钢梁4。

进一步地，本实施例的钢梁4包括第一钢梁22、第二钢梁23和第三钢梁24，分别通过螺栓与加载梁2连接，其中第三钢梁24位于两者之间，并位于通孔的下方，因此第三钢梁24通过螺栓5穿过通孔7与加载梁2连接。

在上述实施例的基础上，本实施例中的加劲梁2包括方钢梁13、左搭板16和右搭板14，方钢梁13的两端分别与左搭板16的内侧表面和右搭板14的内侧表面焊缝连接，左搭板16与左侧板15的内侧通过螺栓连接，右搭板14与右侧板10的内侧通过螺栓连接。

在上述实施例的基础上，本实施例中主梁3的横截面为t形。本实施例中加劲梁26中的方钢梁13的材质为钢，横截面为10cm×8cm；加载梁2材质为钢，横截面为10cm×8cm；钢梁4的材质为钢，横截面为10cm×8cm。传力框架1为标准钢板，顶板8或左侧板15或右侧板10的截面厚度20mm。

在上述实施例的基础上，本实施例中支座6为橡胶支座。橡胶支座有一定的弹性，在承受较大的力之后容易复位。进一步地，橡胶支座安装于t形主梁的中间位置。

在上述实施例的基础上，本实施例中作动器21优选为5-15t电液式车桥脉动疲劳试验机。

本实施例还提出了上述所述的跨索斜拉桥试验加载装置的组装方法，包括以下步骤：

s1、架设主梁；

s2、将钢梁架设在主梁下方指定位置，将加载梁架设在主梁上方指定位置，并将支座卡设于主梁与加载梁之间；

s3、将所述加载梁和所述钢梁连接；进一步地，加载梁优先通过螺栓穿过主梁上的通孔与钢梁连接，实现加载梁的定位，之后再通过螺栓与钢梁直接连接。

s4、将传力框架与所述加载梁的顶部连接。

试验时，在该跨索斜拉桥试验加载装置中的传力框架的顶板上作用有液压作动器，使得主梁承受集中荷载或疲劳荷载，可直观的观测到主梁的侧面裂纹和位移情况。

实施例2

结合图8，本实施例的跨索斜拉桥试验加载装置与上述实施例的区别在于：顶板的上端设有加强板31，作动器、加强板31和顶板8一同锚固连接。该结构可以加强整体的稳定性，并使之与作动器的连接更加稳固。

所述加强板31的四周设有第一边框32，所述加强板31的底部设有第一横梁33和第一纵梁34，所述第一横梁33和所述第一纵梁34相互垂直。第一横梁和第一纵梁强化了加强板的强度。

进一步地，本实施例中的所述加载梁2的四周设有第二边框35，所述加载梁2的底部设有第二横梁36和第二纵梁37，所述第二横梁36和所述第二纵梁37相互垂直。比原装置强度更高，可承受更大荷载。

更进一步地，本实施例中的加劲梁为四个并排的工字钢梁，相比实施例1的方钢梁可提供更好的稳定性，达到更高的承载能力，在其他实施例中也可以是其他数量的工字钢梁。

本实施例中的跨索斜拉桥试验加载装置整体尺寸比原装置要大，以满足作动器尺寸。

本实施例所匹配的作动器为mts疲劳试验机，可承担最大荷载达到50t。

综上所述，该跨索斜拉桥试验加载装置具有较高的横向稳定性和安全性，加载简便，占用结构加载空间小，可适应较大集中荷载和疲劳荷载的模拟，试验时便于结构侧面裂纹的观测和位移的直观观测；该跨索斜拉桥试验加载装置可以与液压作动器相匹配，实现精细化分级加载。本发明提供的跨索斜拉桥试验加载装置的组装方法简单方便，可以很好地适用于土木工程试验中对集中载荷和疲劳荷载的模拟。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。