一种钢桁架桥焊接节点在多轴荷载作用下的疲劳加载装置

摘要

本发明涉及一种钢桁架桥焊接节点在多轴荷载作用下的疲劳加载装置，包括端组合式承载框架、液压千斤顶、精密力传感器三个主要部分，端组合式承载框架包括框架底座、框架臂、圆盘联接件和固定锚块四个部分，液压千斤顶通过框架臂外加钢板和拉杆之间的栓接固定在框架臂上，在液压千斤顶和钢桁架桥焊接节点构件之间设置精密力传感器，固定锚块采用槽形钢块，将钢桁架桥复杂焊接节点构件栓接锚固，通过圆盘联接件和空心薄壁圆筒和实心圆柱组成的铰接系统的控制可以调整框架臂的角度，且框架臂长度可以调整，达到对不同角度的钢桁架桥复杂焊接节点构件均能准确加载的目的，且操作简单。

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种钢桁架桥复杂焊接节点在多轴荷载作用下的疲劳加载装置。

背景技术

复杂焊接节点因其有整体性能好，节省钢材和高强度螺栓、造型美观、方便工地安装、提高钢梁工厂化制造程度等优点，在我国近年来修建的钢桁架桥中得到了应用。但由于该类节点汇交的杆件众多、构造复杂、处于典型的多轴荷载作用及空间复杂受力状态，其疲劳性能决定了整座桥梁的安全与耐久，在外界可变循环荷载如车辆荷载和风荷载等荷载的作用下，复杂焊接节点在使用一段时间后会因多轴疲劳损伤而出现裂纹、甚至断裂，进而危及安全生产。

为了防止钢桁架桥复杂焊接节点出现上述问题，可以在设计阶段就进行疲劳预验算，采取必要的抗疲劳措施，进而有效的遏制疲劳破坏的出现，因此如何准确的测试钢桁架桥复杂焊接节点的在多轴荷载作用下的疲劳性能成为当前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢桁架桥复杂焊接节点在多轴荷载作用下的疲劳加载装置，用于测试钢桁架桥复杂焊接节点的在多轴荷载作用下的疲劳性能。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种钢桁架桥复杂焊接节点在多轴荷载作用下的疲劳加载装置，包括端组合式承载框架、三个液压千斤顶、精密力传感器三个部分；

所述的端组合式承载框架包括框架底座、三个框架臂、圆盘联接件和固定锚块四个部分；所述的框架底座和框架臂的横截面都为两块“25b型”普通槽钢和两块钢板组成的矩形框架，两块“25b型”普通槽钢平行设置，两块钢板分别设置在 “25b型”普通槽钢的两端；钢桁架桥复杂焊接节点构件通过固定锚块固接在框架底座上，钢桁架桥复杂焊接节点构件的三个节点端部都焊接外加矩形钢板，实现偏心疲劳荷载的施加；三个框架臂依次铰接，首端的框架臂与框架底座通过圆盘联接件连接，末端的框架臂与框架底座通过圆盘联接件连接；每个液压千斤顶通过框架臂外加钢板和拉杆之间的栓接固定在一个框架臂上，每个液压千斤顶的活动端和一块矩形钢板之间设置精密力传感器。

所述的框架臂的一端为钢板组合成的封闭结构，在端部设置空心薄壁圆筒，为了实现空心薄壁圆筒的固定而增加固定板， 在另一端首先用与框架臂等厚的钢板对闭口进行封闭，并将框架臂侧向在另一端为钢板延伸并在端部设置实心圆柱，且空心薄壁圆筒的内径大于实心圆柱的外径以达到铰接的目的，为了增强实心圆柱所在端部的钢板稳定性，在框架臂和侧向钢板间设置加劲板。

所述的圆盘联接件由钢板盘、圆弧移动槽、固接螺栓和滑动式固接螺栓组成，所述的钢板盘上设有圆弧移动槽，其中固接螺栓固定在空心薄壁圆筒所在的端部，安装时再拧上配套螺母，滑动式固接螺栓固定与框架底座相邻框架臂的实心圆柱所在端部或框架底座的实心圆柱所在端部，在固定时将滑动式固接螺栓的螺母拧紧仅可实现对框架臂的固定，且圆弧移动槽的周围要做磨砂处理以增大螺母和钢板盘的摩擦系数，防止滑动式固接螺栓的移动。

所述的框架臂的长度可调。

所述的固定锚块采用槽形钢块，用于固定钢桁架桥复杂焊接节点构件，固定采用栓接锚固，使钢桁架桥复杂焊接节点构件的底部两端支承形式为固接。

本发明的有益效果如下：

本发明提出的端组合式承载框架能够有效实现对钢桁架桥复杂焊接节点在多轴荷载作用下的疲劳加载，通过圆盘联接件和空心薄壁圆筒和实心圆柱组成的铰接系统的控制可以调整框架臂的角度，达到对不同角度的钢桁架桥复杂焊接节点均能准确加载的目的，操作简单，是一种较好的钢桁架桥复杂焊接节点在多轴荷载作用下的疲劳加载装置。

附图说明

图1为本发明的疲劳加载装置立面图；

图2为本发明的疲劳加载装置II-II剖面图；

图3为本发明的疲劳加载装置I-I剖面图；

图4为框架臂示意图；

图5为框架臂的III-III剖面图；

图6为框架臂与框架底座联接示意图；

图7为圆盘联接件示意图；

图8为端组合式承载框架横截面示意图；

图9为钢桁架桥复杂焊接节点加载示意图。

图中，1-端组合式承载框架，2-液压千斤顶，3-精密力传感器，4-矩形钢板，5-钢桁架桥复杂焊接节点构件，11-框架底座，12-框架臂，13-圆盘联接件，14-固定锚块，121-空心薄壁圆筒，122-实心圆柱，123-框架臂外加钢板，124-拉杆，125-固定板，126-加劲板，131-钢板盘，132-圆弧移动槽，133-固接螺栓，134-滑动式固接螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

一种钢桁架桥复杂焊接节点在多轴荷载作用下的疲劳加载装置，包括端组合式承载框架1、三个液压千斤顶2、精密力传感器3三个部分；

如图1、图8所述的端组合式承载框架1包括框架底座11、三个框架臂12、圆盘联接件13和固定锚块14四个部分；所述的框架底座11和框架臂12的横截面都为两块“25b型”普通槽钢和两块钢板组成的矩形框架，两块“25b型”普通槽钢平行设置，两块钢板分别设置在 “25b型”普通槽钢的两端；钢桁架桥复杂焊接节点构件通过固定锚块14固接在框架底座上，钢桁架桥复杂焊接节点构件5的三个节点端部都焊接外加矩形钢板4，实现偏心疲劳荷载的施加；三个框架臂12依次铰接，首端的框架臂与框架底座通过圆盘联接件连接，末端的框架臂与框架底座通过圆盘联接件连接；每个液压千斤顶2通过框架臂外加钢板123和拉杆124之间的栓接固定在一个框架臂12上，每个液压千斤顶2的活动端和一块矩形钢板4之间设置精密力传感器3。

如图2、图3、图4、图5、图6所述的框架臂12的一端为钢板组合成的封闭结构，在端部设置空心薄壁圆筒121，为了实现空心薄壁圆筒121的固定而增加固定板125， 在另一端首先用与框架臂12等厚的钢板对闭口进行封闭，并将框架臂12侧向在另一端为钢板延伸并在端部设置实心圆柱122，且空心薄壁圆筒121的内径大于实心圆柱122的外径以达到铰接的目的，为了增强实心圆柱122所在端部的钢板稳定性，在框架臂12和侧向钢板间设置加劲板126。

如图7所示，所述的圆盘联接件由钢板盘131、圆弧移动槽132、固接螺栓133和滑动式固接螺栓134组成，所述的钢板盘上设有圆弧移动槽，其中固接螺栓133固定在空心薄壁圆筒121所在的端部，安装时再拧上配套螺母，滑动式固接螺栓134固定与框架底座相邻框架臂12的实心圆柱122所在端部或框架底座11的实心圆柱122所在端部，在固定时将滑动式固接螺栓134的螺母拧紧仅可实现对框架臂12的固定，且圆弧移动槽132的周围要做磨砂处理以增大螺母和钢板盘131的摩擦系数，防止滑动式固接螺栓134的移动。钢桁架桥复杂焊接节点构件5的截面形式多为空心箱形和工字形。

如图9所示，通过调节框架臂12的长度，可以适应α角和β角度数改变时对钢桁架桥复杂焊接节点构件5的加载。

如图1、图2、图3、图9所述的固定锚块15采用槽形钢块，用于固定钢桁架桥复杂焊接节点构件5，固定采用栓接锚固，使钢桁架桥复杂焊接节点构件5的底部两端支承形式为固接。