[发明专利]钢箱梁桥道系协同作用模型及试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种足尺加速路面试验系统，尤其涉及一种桥梁钢箱体、沥青混凝土铺装协同作用模型的室内模型试验系统。 

背景技术

疲劳破坏是影响钢桥面沥青混凝土铺装耐久性的主要因素之一，为提高铺装耐久性，需要对沥青混凝土铺装的疲劳特性进行研究。钢桥面沥青混凝土铺装体系疲劳特性研究主要通过室内模型试验来进行。 

现有的钢桥面铺装室内试验模型都是将钢箱梁桥面作为铺装约束条件，没有考虑钢箱梁桥道系协同作用对铺装层受力特性的影响。而实际情况是，铺装层在正常工作状态下始终和钢桥面板紧密相联，共同承载和变形，处于一种协同作用状态。不同的桥型或不同形式的主梁，钢桥面板参与主梁作用的程度不同，使得正交异性钢桥面板第一体系应力状态不同，从而引起桥面系的铺装层受力有很大的差异。许多调查结果表明，对于相同或相似的正交异性钢桥面系，由于桥型的不同或主梁形式的不同，其铺装层的破坏程度也不同。 

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种充分考虑到钢箱梁桥面与铺装协同作用对铺装层受力特性影响的钢箱梁桥道系协同作用模型及试验系统。该系统的试验模型能更为准确地反映整桥变形特征对铺装层的影响，以及近似的模拟超大跨连续大柔度桥道系的实际工作状况，能够深化对钢桥面沥青混凝土铺装体系疲劳特性的研究。 

技术方案： 为解决上述技术问题，本发明提供了一种钢箱梁桥道系协同作用模型，该模型包括桥面顶板、加劲肋、横隔板、铺装层、弹簧座支撑；其中，桥面顶板的下部横向设置有多排加劲肋，纵向设置有横隔板，横隔板与加劲肋形成正交异性结构，横隔板的下部通过弹簧与第二弹簧座支撑连接，在横隔板两旁的加劲肋的下部分别通过弹簧与第一弹簧座支撑、第一弹簧座支撑连接；在桥面顶板上铺有铺装层。该模型为实桥钢箱梁整体结构中取出受力节段，长度3.2m，宽度2.4m。 

本发明还提供了一种钢箱梁桥道系协同作用模型室内试验系统，该系统包括钢箱梁桥道系协同作用模型及施加荷载于模型之上的动力加载设备和测试设备；其中： 

动力加载设备位于钢箱梁桥道系协同作用模型的铺装层上方，用于对车轮荷载进行仿真加载；

测试设备包括工业摄像机、温度应变片及分布式光纤传感器，工业摄像机位于铺装层上方，用于对铺装层应变片及光纤传感器的埋于铺装内部，对铺装受力状况进行测试。

所述的动力加载设备为门式动力加载设备，具体组成包括：轨道、门式反力架、加载头或液压设备中的中的任一种。 

有益效果：所述的协同作用模型能够反映钢箱梁桥道系在承受荷载时的协同作用效果，模型设计中充分考虑了钢箱梁桥面参与第一体系受力对铺装层受力特性的影响，通过进行模型几何设计、边界与支撑条件设计和加载条件设计，使模型与原型具有相似性。 

附图说明

图1是本发明提供的协同作用模型方案示意图。 

图2是图1中A-A向的剖视结构示意图。 

图3是图1中B-B向的剖视结构示意图。 

图4是图1中C-C向的剖视结构示意图。 

其中有：桥面顶板1、加劲肋2、横隔板3、铺装层4、弹簧支座支撑5、动力加载设备6、工业摄像机7。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 

钢箱梁桥道系协同作用模型及试验系统，其组成是：由钢箱梁桥道系协同作用模型及附属的加载设备、测试设备、控制设备组成： 

所述的钢箱梁桥道系协同作用模型由钢箱梁和桥面铺装组成。其中，钢箱梁沿长度方向为等截面，通过模型支架固定在可靠的地基上，桥面长度3.2m，宽2.4m。协同作用模型从实桥钢箱梁整体结构中取出典型受力节段，包括桥面顶板、U型肋、横隔板和铺装层的结构作为桥面板与铺装层协同作用模型。模型主要构件几何尺寸、材料参数与实体桥梁细部构造与几何尺寸一致。横隔板位于模型中部，通过弹簧支座支撑与地面接触；模型沿纵向1/4与3/4位置U型加劲肋下设置两组弹簧支座；模型横向两端通过千斤顶简支。

所述的加载设备为大型门式动力加载设备，具体组成还包括：轨道、门式框架、压头和液压设备。采用门式反力架式液压伺服加载试验系统，双作动器各500kN，整个反力系统能够满足1000kN静态试验力和400kN动态力的试验要求。具备全程可编程动态加载控制，作动器下端可设置轮胎加载头，实现实轮动态模拟加载。