CN110887778A - 一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置及测试方法，通过在测试箱体内设置自然环境模拟装置为测试静件和测试动件之间的填缝料提供自然环境因素条件，在测试箱体内的侧壁固定振动固定托板，测试箱体内设有上表面与振动固定托板上表面平齐的振动托板，形成测试静件和测试动件固定载荷平面，测试静件和测试动件之间形成模拟桥面板连接结构，利用振动装置带动振动托板相对振动固定托板上下移动模拟桥面板受载荷情况，能够准确模拟在自然环境因素条件影响下桥面板受载荷情况，并对桥面板受载荷情况进行试验记录，从而实现桥面伸缩缝填缝料在荷载和环境作用下的疲劳寿命性能的测试，本装置结构简单，可进行不同条件下的疲劳寿命性能测试。

Description

一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁填缝材料性能测试领域，具体涉及一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置及测试方法。

背景技术

随着我国桥梁建设的不断发展，我国的桥梁数量已经位于世界第一。随着桥梁建设技术的不断发展，要求桥梁各组成部分具有长寿命、高耐久，以提高桥梁的综合使用寿命。其中，桥梁的伸缩缝填缝料是桥梁保持性能优异的不可或缺的材料之一。由于车辆荷载振动的影响，桥梁的单一桥面板或部件会发生一定振幅，这种振幅使相邻桥面板或路桥连接处的伸缩缝填料长期处于剪切拉伸-收缩状态。同时在水、光和热的自然环境因素综合作用下，伸缩缝填料不断发生老化，从而造成伸缩缝填缝料耐久性低、经常更换的窘境。导致该状况最重要的原因之一是技术人员在选填缝材料时没有做到全面评价。填缝料在荷载作用和环境作用下的疲劳寿命，在填缝材料的选取过程往往被忽略，而技术人员只注重其粘结、隔水等方面的性能。同时，现有方法中，没有对桥面伸缩缝填缝料在荷载和环境作用下的疲劳寿命性能的测试装置及方法，造成技术人员对该方面性能的评价缺失。

因此，亟需开发一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置及测试方法，以帮助技术人员全面评价桥梁伸缩缝填缝料的性能，同时为填缝料的优选提供一种评价方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置及测试方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置，包括测试箱、振动装置、自然环境模拟装置以及固定于测试箱体内的侧壁的振动固定托板，测试箱体内设有上表面与振动固定托板上表面平齐的振动托板，振动托板的一端端面与振动固定托板一端端面接触，振动装置能够带动振动托板相对振动固定托板上下移动，振动固定托板和振动托板上分别固定有测试静件和测试动件，测试静件和测试动件之间通过填缝料填充，自然环境模拟装置设置于测试箱体内，为测试静件和测试动件之间的填缝料提供自然环境因素条件。

进一步的，振动装置包括固定于测试箱体内上端的振动电机以及固定于振动托板底部的弹簧部件，振动电机通过传动杆连接有试样支架，试样支架包括上挡板和侧挡板，上挡板和侧挡板分别与测试动件的上端面和侧面接触。

进一步的，传动杆上设有用于获取振动次数的振动计数器。

进一步的，试样支架上端设有用于与传动杆连接的传动盘。

进一步的，振动固定托板侧面设有用于固定测试静件的侧板。

进一步的，自然环境模拟装置包括设置于测试箱体内的加热管、紫外老化和喷水口，加热管用于测试箱体内加热，紫外老化灯和喷水口设置于测试静件和测试动件连接处的填缝料上端。

一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试方法，包括以下步骤：

1)、在振动固定托板和振动托板上分别固定测试动件和测试静件，然后采用用填缝料对测试动件和测试静件之间的伸缩缝进行填缝，养护成型；

2)、将试样支架与传动杆固定连接，然后将试样支架与测试动件表面贴合；

3)、设置试验条件及参数开启振动电机进行振动实验，记录试验条件、参数及测试动件和测试静件之间的伸缩缝上的填缝料的破坏状况。

进一步的，步骤1)中，将测试动件和测试静件分别放置于振动固定托板和振动托板上，通过试样支架和侧板分别对振动托板和振动固定托板上的试样进行固定，调节试样支架与振动托板的试样四周紧贴，然后次用夹杆将试样支架与振动固定托板上的侧板固定防止发生垂直变形。

进一步的，在测试动件和测试静件的连接缝处开槽形成伸缩缝。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置，通过在测试箱体内设置自然环境模拟装置为测试静件和测试动件之间的填缝料提供自然环境因素条件，在测试箱体内的侧壁固定振动固定托板，测试箱体内设有上表面与振动固定托板上表面平齐的振动托板，振动托板的一端端面与振动固定托板一端端面接触，形成测试静件和测试动件固定载荷平面，将测试静件和测试动件之间通过填缝料填充形成模拟桥面板连接结构，利用振动装置带动振动托板相对振动固定托板上下移动模拟桥面板受载荷情况，本装置能够准确模拟在自然环境因素条件影响下桥面板受载荷情况，并对桥面板受载荷情况进行试验记录，从而实现桥面伸缩缝填缝料在荷载和环境作用下的疲劳寿命性能的测试，本装置结构简单，自然条件因数参数可控，可进行不同条件下的疲劳寿命性能测试，测试结果准确。

进一步的，振动装置包括固定于测试箱体内上端的振动电机以及固定于振动托板底部的弹簧部件，振动电机通过传动杆连接有试样支架，试样支架包括上挡板和侧挡板，上挡板和侧挡板分别与测试动件的上端面和侧面接触，采用弹簧部件作为振动托板底部自然回弹结构，能够准确模拟真实桥面板受载荷后发回弹曲线，测试结果准确度高。

进一步的，传动杆上设有用于获取振动次数的振动计数器，能够准确得到测量结果参数。

进一步的，试样支架上端设有用于与传动杆连接的传动盘，确保试样支架受力稳定。

进一步的，振动固定托板侧面设有用于固定测试静件的侧板，防止测试过程中测试静件侧向滑动，确保测试结果的准确性。

进一步的，自然环境模拟装置包括设置于测试箱体内的加热管、紫外老化和喷水口，加热管用于测试箱体内加热，紫外老化灯和喷水口设置于测试静件和测试动件连接处的填缝料上端，自然环境条件可控，结果准确。

本发明一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试方法，通过在振动固定托板和振动托板上分别固定测试动件和测试静件，然后采用用填缝料对测试动件和测试静件之间的伸缩缝进行填缝，养护成型；确保测试结构件与真实桥面板路况一致，确保结果准确性，将试样支架与传动杆固定连接，然后将试样支架与测试动件表面贴合；设置试验条件及参数开启振动电机进行振动实验，记录试验条件、参数及测试动件和测试静件之间的伸缩缝上的填缝料的破坏状况，综合考虑荷载、热、光、水因素耦合作用对填缝料疲劳寿命的影响，可实现填缝料在多因素耦合作用下疲劳寿命的测试，可对填缝料的耐久性进行综合评价。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明结构俯视图。

图3为桥面板无荷载作用下的状态图。

图4为车轮荷载作用于桥面板时的状态图。

图5为车辆荷载对桥面板产生的荷载规律示意图。

其中，1、测试箱体；2、测试静件；3、填缝料；4、测试动件；5、弹簧部件；6、振动固定托板；7、试样支架；8、加热管；9、传动杆；10、振动计数器；11、振动电机；12、紫外老化灯；13、喷水口；14、流量计；15、控制系统；16、夹杆；17、挡板；18、伸缩缝；19、传动盘；20、振动托板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1、图2所示，一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置，包括测试箱体1、振动装置、自然环境模拟装置以及固定于测试箱体1内的侧壁的振动固定托板6，测试箱体1内设有上边表面与振动固定托板6上表面平齐的振动托板20，振动托板20的一端端面与振动固定托板6一端端面接触，振动装置能够带动振动托板20相对振动固定托板6上下移动，振动固定托板6和振动托板20上分别固定有测试静件2和测试动件4，测试静件2和测试动件4之间通过填缝料3填充，构成桥面板连接模型；自然环境模拟装置设置于测试箱体1内，为测试静件2和测试动件4之间的填缝料3提供自然环境因素条件。

具体的，振动装置包括固定于测试箱体内上端的振动电机11以及固定于振动托板20底部的弹簧部件5，振动电机11通过传动杆9连接有试样支架7，试样支架7包括上挡板和侧挡板17，上挡板和侧挡板17分别与测试动件4的上端面和侧面接触，确保测试动件4振动过程侧向移动的稳定性；传动杆9上设有振动计数器10，用于获取振动次数；振动固定托板6侧面设有用于固定测试静件2的侧板。

试样支架7上端设有用于与传动杆9连接的传动盘19。

自然环境模拟装置包括设置于测试箱体1内的加热管8、紫外老化灯12和喷水口13，加热管8用于测试箱体内加热，紫外老化灯12和喷水口13设置于测试静件2和测试动件4连接处的填缝料3上端。

测试箱体1提供封闭测试的模拟环境，振动固定托板6固定于箱体1侧壁上，用来放置测试静件2，振动托板20通过弹簧部件5固定于测试箱体1底部，用来放置测试动件4；测试动件4和测试静件2分别放置于振动托板20和振动固定托板6上，试样支架7放置于测试动件4上；传动杆9将振动荷载传递至传动盘19。振动电机11、传动杆9使测试动件4产生正弦变形，模拟车辆荷载作用下填缝料不断剪切拉伸-收缩循环的状态。测试箱体1侧壁设有加热管来控制箱体温度，顶部设有紫外老化灯12和喷水口13，喷水口13与流量计14相连。测试箱体1外部设有控制系统15，控制系统15用于对箱体1内自然环境模拟装置进行控制，设置实验条件。

测试动件4和测试静件2之间形成伸缩缝18。

两端设有两个挡板17，可以减少填缝料3浇筑时材料外流。试样支架7在伸缩缝18位置两侧设有两个夹杆16，保证填缝料3未形成强度前不产生垂直方向的变形。

所述振动电机11的振幅为1.0-1.2cm，频率为40Hz；振动电机11通过传动杆9与测试动件4上的传动盘19相连。

所述振动计数器10与传动杆11相连，用于记录振动电机9的振动荷载作用次数。

所述紫外老化灯12，用于模拟太阳产生的紫外线。所述加热丝8，用于控制箱体的温度。所述喷水口13，通过流量计14控制喷水口13的喷水量，来模拟水分作用。

所述控制系统15，包括电机开关、紫外老化灯开关、温度开关、喷水开关。同时可以设置温度、喷水时间、振动时间等参数。可通过控制不同开关，达到对桥面伸缩缝填缝料在荷载、光、热、水不同条件耦合作用下疲劳寿命的模拟。

针对上述桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置具体测试过程，桥面伸缩缝受到车辆载荷如图3-5所示：

1)、制备两块40cm*20cm*5cm的水泥混凝土试样，养护到7天后进行测试，将两块混凝土试样分别振动固定托板6和振动托板20上，然后通过试样支架7和侧板分别对振动托板20和振动固定托板6上的试样进行固定，调节试样支架7与振动托板20的试样四周紧贴，然后次用夹杆16将试样支架7与振动固定托板6上的侧板固定防止发生垂直变形；在两块混凝土试样的连接缝处开槽形成伸缩缝18，槽宽为2cm，槽深2.5cm，即两块试件各开槽1cm，深2.5cm；

2)、用融化的填缝料3对伸缩缝18进行填缝，并养护成型3天进行测试；

3)、将试样支架7放置于振动固定托板6上，将夹杆16松开并取下，将传动杆9与试样支架7上的传动盘19相连并固定；

4)、在控制系统15根据试验要求设置试验条件及参数，振动电机11模拟荷载，紫外老化灯12模拟紫外光，加热管8用来控制温度，喷水口13来模拟水分作用；

5)、试验中，当填缝料3发生破坏或试验振动次数达到1×10⁷时(高速公路重载交通累计标准轴载作用次数为100万次以上)，读取振动计数器10上的振动次数或观察填缝料的破坏状况，来评价填缝料的疲劳寿命。

Claims (9)

1.一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置，其特征在于，包括测试箱(1)、振动装置、自然环境模拟装置以及固定于测试箱体(1)内的侧壁的振动固定托板(6)，测试箱体(1)内设有上表面与振动固定托板(6)上表面平齐的振动托板(20)，振动托板(20)的一端端面与振动固定托板(6)一端端面接触，振动装置能够带动振动托板(20)相对振动固定托板(6)上下移动，振动固定托板(6)和振动托板(20)上分别固定有测试静件(2)和测试动件(4)，测试静件(2)和测试动件(4)之间通过填缝料(3)填充，自然环境模拟装置设置于测试箱体(1)内，为测试静件(2)和测试动件(4)之间的填缝料(3)提供自然环境因素条件。

2.根据权利要求1所述的一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置，其特征在于，振动装置包括固定于测试箱体内上端的振动电机(11)以及固定于振动托板(20)底部的弹簧部件(5)，振动电机(11)通过传动杆(9)连接有试样支架(7)，试样支架(7)包括上挡板和侧挡板(17)，上挡板和侧挡板(17)分别与测试动件(4)的上端面和侧面接触。

3.根据权利要求2所述的一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置，其特征在于，传动杆(9)上设有用于获取振动次数的振动计数器(10)。

4.根据权利要求2所述的一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置，其特征在于，试样支架(7)上端设有用于与传动杆(9)连接的传动盘(19)。

5.根据权利要求1所述的一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置，其特征在于，振动固定托板(6)侧面设有用于固定测试静件(2)的侧板。

6.根据权利要求1所述的一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试装置，其特征在于，自然环境模拟装置包括设置于测试箱体(1)内的加热管(8)、紫外老化灯(12)和喷水口(13)，加热管(8)用于测试箱体内加热，紫外老化灯(12)和喷水口(13)设置于测试静件(2)和测试动件(4)连接处的填缝料(3)上端。

7.一种基于权利要求2所述的测试装置的一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、在振动固定托板(6)和振动托板(20)上分别固定测试动件(4)和测试静件(2)，然后采用用填缝料(3)对测试动件(4)和测试静件(2)之间的伸缩缝(18)进行填缝，养护成型；

2)、将试样支架(7)与传动杆(9)固定连接，然后将试样支架(7)与测试动件(4)表面贴合；

3)、设置试验条件及参数开启振动电机进行振动实验，记录试验条件、参数及测试动件(4)和测试静件(2)之间的伸缩缝(18)上的填缝料的破坏状况。

8.根据权利要求7所述的一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试方法，其特征在于，步骤1)中，将测试动件(4)和测试静件(2)分别放置于振动固定托板(6)和振动托板(20)上，通过试样支架(7)和侧板分别对振动托板(20)和振动固定托板(6)上的试样进行固定，调节试样支架(7)与振动托板(20)的试样四周紧贴，然后次用夹杆(16)将试样支架(7)与振动固定托板(6)上的侧板固定防止发生垂直变形。

9.根据权利要求8所述的一种桥面伸缩缝填缝料疲劳寿命测试方法，其特征在于，在测试动件(4)和测试静件(2)的连接缝处开槽形成伸缩缝(18)。

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