本實用新型涉及一種測試裝置，特別是涉及一種全尺寸鋼結構橋梁試樣或路面試樣的疲勞性能試驗系統(tǒng)。

背景技術：

在國民經濟粗放型發(fā)展時期，道路、橋梁結構的設計以類比法為主，無論是設計的精準性還是合理性都不是考慮的重點。這樣的設計方法在主要是用常規(guī)材料和常規(guī)結構的設計中，經驗類比法盡管會有較大的設計誤差，但因為有前人的經驗和比較發(fā)達的計算機模擬計算技術，最終的結果還是可以接受的。

進入二十一世紀以來，國家現(xiàn)代化建設飛速發(fā)展，各種新結構、新材料層出不窮，產品和工程大型化、整體化和復雜化的發(fā)展方向以及資源短缺引發(fā)的各類矛盾，使類比設計遇到了越來越大的挑戰(zhàn)，新結構和新材料的應用導致沒有類似的可以借鑒的成功經驗，超大規(guī)模的工程設計的風險性和節(jié)約資源減少成本的總體要求也對大型工程在設計階段的試驗驗證變得更為重要和必不可少。在設計和使用過程中必須考慮的結構在復雜外界條件下的疲勞壽命等關鍵技術指標，類比法因為沒有可供參考的項目而無法實施，單純的基于有限元分析的工程設計的可靠性問題也日益突出。

由于應用標準材料試樣或小尺寸大比例模型推定很難獲得整體結構性能的完整可靠的數(shù)據(jù)，為了滿足客觀存在的上述要求，現(xiàn)代結構試驗必須完成由過去的單個構件試驗向整體結構試驗和足尺寸試驗的轉化。而對于復合材料組成的結構，甚至用計算機進行多參數(shù)分析也很難推定，為確保安全必須進行接近實際結構或全尺寸試驗。同時，科學技術的發(fā)展特別是計算機技術、電子技術、自動控制技術和液壓伺服技術的飛速發(fā)展為結構試驗和監(jiān)測技術的發(fā)展提供了堅實的基礎，為各種復雜結構的設計、試驗和監(jiān)測提供了有力的保障，促進了結構設計理論的發(fā)展。因此，世界上各國都在致力于足尺橋梁與路面疲勞試驗儀器的開發(fā)研究。

本實用新型基于電液伺服定點疲勞加載和伺服電機無級高精度調速控制技術，設計了由伺服電機驅動的回轉式偏心輪加曲柄連桿往復運動系統(tǒng)和帶有電液伺服載荷控制的輪式加載系統(tǒng)組成的輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，主要用于大型橋梁和路面的足尺試樣的輪式載荷疲勞性能試驗。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，其可以進行全尺寸橋梁與路面疲勞試驗，確保橋梁與道路安全。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下方案：一種輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，包括反力地基、組合式承載框架、被測試樣、加載小車，所述被測試樣固定于所述反力地基上，所述反力地基和所述組合式承載框架相互固定，所述加載小車放置于所述被測試樣上，所述組合式承載框架上設置有水平橫梁，所述加載小車頂部連接于所述水平橫梁上并且所述加載小車可相對所述水平橫梁左右移動，所述水平橫梁上還設置有伺服電機，所述伺服電機與所述加載小車之間設置曲柄滑塊機構，所述伺服電機通過所述曲柄滑塊機構帶動所述加載小車左右移動，所述加載小車上設置有電液伺服作動器，所述電液伺服作動器連接所述加載小車的滾輪，所述滾輪可在垂直方向上上下移動。

本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，其中，所述水平橫梁可沿所述組合式承載框架在垂直方向上上下移動。

本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，其中，所述組合式承載框架上安裝有若干個同步動作的驅動油缸，所述水平橫梁固定于各所述驅動油缸的活塞桿上。

本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，其中，所述加載小車上設置有直線滾動導向機構。

本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，其中，所述加載小車還包括安裝架及滾輪支架，所述滾輪可拆卸安裝于所述滾輪支架上，所述電液伺服作動器設置于所述安裝架上，所述滾輪支架上端固定于所述電液伺服作動器的活塞桿上。

本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，其中，所述滾輪支架左右兩側分別設置一對滑塊，所述安裝架上固定有一對沿垂直方向設置的導軌，所述滑塊可沿其所對應的所述導軌上下滑動，所述滑塊及導軌構成所述直線滾動導向機構。

本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，其中，所述電液伺服作動器上安裝有負荷傳感器及位移傳感器。

本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，其中，所述水平橫梁底部固定有橫梁導軌，所述橫梁導軌由耐磨材料制成，所述加載小車的安裝架頂部設置有一對承載輪及一對導向輪，所述承載輪的軸線和所述導向輪的軸線相互垂直，所述承載輪抵靠在所述橫梁導軌底部，所述導向輪抵靠在所述橫梁導軌側壁。

本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，其中，還包括控制器，所述控制器連接所述伺服電機及所述電液伺服作動器。

本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，其中，所述控制器為POP-MF控制器。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術取得了以下技術效果：由于本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)的伺服電機可通過曲柄滑塊機構帶動加載小車左右往復移動，同時加載小車上設置的電液伺服作動器可控制加載小車根據(jù)需要向被測試樣施加載荷，因此加載小車可準確模擬車輛施加在橋梁或路面上的載荷，從而進行全尺寸橋梁與路面疲勞試驗，確保橋梁與道路安全，本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)的研制和發(fā)展，對國家現(xiàn)代化建設過程中的關鍵基礎設施如：大跨度橋梁、高速公路等的設計檢驗、優(yōu)化、驗證具有重要意義。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)的立體結構圖；

圖2為本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)的主視結構示意圖；

圖3為本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)中加載小車的立體結構圖；

圖4為本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)中加載小車的剖面圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

本實用新型提供一種輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)，如圖1、2所示，包括反力地基11、組合式承載框架12、被測試樣13、加載小車14，被測試樣13為路面或橋梁試樣，被測試樣13固定于反力地基11上，反力地基11和組合式承載框架12通過多個預應力螺桿相互固定連接，以消除反力地基11和組合式承載框架12之間的間隙，加載小車14放置于被測試樣13上，組合式承載框架12上設置有水平橫梁121，加載小車14頂部連接于水平橫梁121上，水平橫梁121上還設置有伺服電機，伺服電機連接有減速器，減速器的輸出端連接有曲柄滑塊機構15的曲柄軸，曲柄滑塊機構15的連桿鉸接于加載小車14上，伺服電機通過曲柄滑塊機構15帶動加載小車14沿水平橫梁121左右往復移動，加載小車14上設置有電液伺服作動器16，在電液伺服作動器16的作用下，加載小車14上的滾輪141對被測試樣13施加輪式載荷。

如圖1所示，組成組合式承載框架12的立柱上安裝有多個同步動作的驅動油缸122，水平橫梁121固定于各驅動油缸122的活塞桿上，在各驅動油缸122的同步驅動作用下，水平橫梁121可沿組合式承載框架12在垂直方向上上下移動，從而調整試驗空間的高度。

如圖3、4所示，加載小車14包括安裝架142、滾輪141、滾輪支架145，滾輪141安裝于滾輪支架145上，并且滾輪141可拆卸更換，可根據(jù)實際試驗需要安裝單軸單輪、單軸雙輪或雙軸雙輪等加載輔具完成試驗加載，電液伺服作動器16設置于安裝架142上，滾輪支架145上端固定于電液伺服作動器16的活塞桿161上，滾輪支架145左右兩側分別設置一對滑塊146，加載小車14的安裝架142左右兩側分別焊接有一沿垂直方向設置的導軌147，在電液伺服作動器16的活塞的作用下滾輪支架145可通過滑塊146沿導軌147上下滑動，以對被測試樣13施加載荷，滑塊146、導軌147形成直線滾動導向機構，直線滾動導向機構可防止加載小車14沿被測試樣13往復運動時的摩擦力傳遞到活塞桿161上從而影響加載精度。電液伺服作動器16的活塞桿161端部安裝有負荷傳感器，用于測量模擬的輪式載荷，電液伺服作動器16內部安裝有位移傳感器用于測量電液伺服作動器16的位移和路面的相對變形。

如圖1、2所示，水平橫梁121底部焊接固定有橫梁導軌123，橫梁導軌123由經淬火處理的耐磨材料制成，由于橫梁導軌123的設置，可延長水平橫梁121的使用壽命，加載小車14的安裝架142頂部設置有一對承載輪143及一對導向輪144，承載輪143的軸線和導向輪144的軸線相垂直，在電液伺服作動器16的作用下，加載小車14的滾輪141向被測試樣13施加載荷時，在被測試樣13的反作用力作用下，承載輪143抵靠在橫梁導軌123底部，導向輪144抵靠在橫梁導軌123側壁，由于承載輪143、導向輪144的作用，加載小車14在往復移動過程中不會偏離軌道。

本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)還包括控制器，控制器采用POP-MF控制器，POP-MF控制器主要用于控制加載小車14的輸出載荷和往復運動速度，POP-MF控制器連接伺服電機及電液伺服作動器16，POP-MF控制器可以閉環(huán)控制伺服電機的啟停，并通過精確控制伺服電機的轉速以控制移動式加載小車的往復移動速度，同時控制器通過控制電液伺服作動器16調整加載小車14施加在被測試樣13上的載荷，電液伺服作動器16可以控制加載載荷恒定或按照正弦波、路面載荷譜的方式加載，并且電液伺服作動器16控制加載可以使得載荷不會受到試樣表面不平的影響。

采用本實用新型輪式載荷橋梁與路面疲勞試驗系統(tǒng)進行試驗的過程中，控制器控制伺服電機通過曲柄滑塊機構15帶動加載小車14在被測試樣13上往復移動，同時在電液伺服作動器16的作用下加載小車14的滾輪141向被測試樣13施加載荷，在此過程中，電液伺服作動器16內部的位移傳感器測量電液伺服作動器16的位移和路面的相對變形。

本實用新型中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。