梁的快速检测起振装置研究及应用.pdf
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1、 2024 年第 1 期138中国高新科技道路交通|ROAD TRAFFIC梁的快速检测起振装置研究及应用赵芳芳辽宁省交通高等专科学校建筑工程系,辽宁 沈阳 110112摘要:在桥梁检测中,振动试验是检测梁或板是否存在缺陷的主要实验手段。在桥梁的振动试验中,需要非常严苛的试验条件,以往的激振装置大多由于运输不便、成本昂贵、测试结果偏差等达不到理想效果,所以研究设计一种桥梁的快速振动起振检测装置尤为重要。文章介绍的快速起振检测装置,在以往研究的基础上,以销钉剪断为基本思路,以液压支撑为实现手段,达到检测过程中快速、便捷、经济的目的。关键词:检测;桥梁;起振装置文献标识码:A中图分类号:U445文
2、章编号:2096-4137(2024)01-138-03DOI:10.13535/ki.10-1507/n.2024.01.41Research and application of rapid detection vibration device for beamsZHAO FangfangLiaoning Provincial College of Communications,Shenyang 110112,ChinaAbstract:In bridge inspection,vibration testing is the main experimental method relied
3、 on to detect whether there are defects in beams or plates.However,the test conditions of bridge vibration test are very strict,most of the previous excitation devices have not achieved ideal results due to inconvenient transportation,high cost,and deviation in test results.So it is necessary to res
4、earch and design a rapid vibration detection device for bridges.The rapid vibration detection device for beams studied in this article,based on previous research,takes pin cutting as the basic idea and hydraulic support as the implementation method to achieve the goal of fast,convenient,and economic
5、al detection process.Keywords:detection;bridge;vibrating device1概述交通土建业的迅速发展是我国民经济发展的助推器,随着科学的进步,以及社会、文化水平的提高,对桥梁的建设及使用也提出了更高的要求。已建成的桥梁在服役期间,不仅受风吹、日晒、雨淋等自然荷载侵蚀,还受车辆、行人、撞击等人为荷载作用,桥梁容易产生各种各样的损伤及破坏,无论承载能力还是使用寿命都受到影响。为了保证桥梁的稳定性及安全性,对桥梁进行日常的检测与维护十分必要。对于桥梁的日常检测,评估结构的健康状态一般是通过外观检查、无损检测、静载试验检测和动载试验检测等途径。其中,
6、静载试验是通过静力加载的方式得到桥梁控制截面中的应力、挠度、位移等数值,与初始设计要求进行比对。而动载实验是通过施加动力荷载引起桥梁振动,得到桥梁模态参数变化、振动特性等数据,以此判定和评价结构损伤。以往的动载实验是通过跳车、跑车和刹车等方式完成的,配合有大型卡车、传感器布设、道路交通管制、封闭等,实施效率低、耗费大、安全性低。针对目前在役桥梁数量庞大、检测评估工作量较大等情况,检测设备快捷、精确、经济成为该领域研究的主要趋势。在桥梁的快速检测中,冲击回波法应用较早,国内外学者做了很多实验性的研究,并取得了多项创新性成果。但脉冲激振装置设备庞大,使用过程中安全性低。比利时的Edwin Reyn
7、ders 和 Daan Degrauwe 设计研发了小型激振装置用于行人天桥的振动测试,对比传统激振方法信号更易控制,更易得到桥梁的模态信息,但由于在检测中还需要布设传统传感器进行数据采集,达不到快速检测的目的。类似的脉冲激励装置还有由 Drexel 大学设计研发的气动反弹控制的落锤激振装置,以及第一个通过结合模态冲击测试的由 Rutgers大学 Moon 教授开发的 THMPER 评估桥梁承载能力的便携设备。2004 年,我国杨永斌院士提出了一种间接测量法的桥梁检测方法,采用一辆载有加速传感器的小车在桥梁上驶过,通过传感器提取桥梁的频率、振型等模态信息,具有快速、便捷的特点,但由于缺乏主动激
8、振装置,不能激发桥梁的高阶振动响应。以往的激振方法很多,也有各自的优缺点,本文基于为结构提供合适可控的振动波形的目的,研究设计一种简单、快捷、经济的激振设施,为桥梁结构动载试验提供便利。2桥梁快速检测起振装置2.1结构原理根据以上研究,现有技术还存在很多不足。基于此,本文研究了一种快捷、经济的起振装置。本装置采用液压使梁体上挠,利用梁体的重力静载破坏剪切销钉引起梁体振动的原理。而在剪切销钉上,发生的是剪切破坏,在剪切破坏面的受力特点为构件受两组大小相等、方向相反、作用线相互很近(差一个几何平面)的平行力系作用。变形特点为构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动,构件将发生相互的错2024 年第
9、1 期139中国高新科技ROAD TRAFFIC|道路交通动面为剪切面。剪应力 的计算公式为:(1)式中,FQ为剪力;A 为剪切面。该装置提升了原有起振装置对大型实验设备的依赖性,提高了检测效率,降低了经济成本。下面结合设计图对本装置的结构设计进行概述。如图 1和图 2 所示的桥梁快速检测起振装置,其特征在于:剪切圆筒内部安装有缓冲橡胶,剪切圆筒上部安装有球形支座,球形支座顶部与梁体试样底部紧密贴合;剪切圆筒内可以插入剪切销钉,且剪切圆筒对应安装剪切冲头,剪切冲头安装在液压油缸内,液压油缸坐于刚性支座上;液压油源分别连接加载进油口和卸载进油口。桥梁快速检测起振装置中的剪切圆筒与剪切销钉具有多种
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