碼頭結構抗疲勞試驗系統及試驗方法技術方案

本發明專利技術公開了一種碼頭結構抗疲勞試驗系統及試驗方法，包括承載框架、水平加載作動器、控制器、數據采集系統，水平加載作動器包括電液伺服閥、作動器本體和傳感器。電液伺服閥與作動器本體連接并為作動器本體提供動力，可以完成碼頭常用構件的結構性能試驗。通過磁致伸縮位移傳感器獲取水平承載力信號，真實的反映船舶荷載對碼頭結構的影響；電液伺服閥的輸出壓力油直接進入作動器，消除了管路液動力對作動器響應的影響，提高了作動器的響應頻率；水平加載作動器的最高工作頻率達20Hz，能夠滿足絕大部分擬動力加載試驗和疲勞加載試驗的要求，并能真實的模擬碼頭結構在各種復雜受力工況下的疲勞性能，并提供了碼頭疲勞承載力的試驗方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種適用于結構件的抗疲勞承載力試驗的系統及試驗方法，特別涉及一種碼頭結構件抗疲勞承載力試驗的系統及試驗方法。
技術介紹
近年來水運事業得到了發展，特別是港口碼頭建設受到了廣泛的關注，因此對碼頭修建的質量更需要有可靠的保障，由于船舶系纜力和對碼頭構件的撞擊力以及船舶在停靠狀態下由水流作用引起的擠靠力都會對碼頭結構會產生破壞，特別是在大水位差高樁框架碼頭的建設中，對碼頭整體結構的受力分析以及碼頭結構中樁、柱、梁、板、墻、框架、節點等常用構件的結構性能試驗顯得尤為重要，而在現實的技術中還沒有可以模擬各種復雜工況作用下碼頭整體結構或構件疲勞性能的試驗系統和試驗方法，大型結構試驗系統是一種用于測試結構力學性能的大型儀器，它的研制和發展，對國家現代化建設過程中必須建設 的基礎設施的設計檢驗、優化、驗證具有重要意義。大規模的工程設計的風險性和節約資源減少成本的總體要求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(負荷、振動、高低溫、腐蝕、風化)的變形和斷裂強度等技術指標以及各種結構整體工作性能、鋼筋混凝土結構非線性性能等問題的研究需要也日益突出。現代結構試驗由過去的單個構件試驗向整體結構試驗和足尺寸試驗轉化，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展為結構試驗和監測技術的發展提供了堅實的基礎，為各種復雜結構的設計、試驗和監測提供了有力的保障，促進了結構設計理論的發展。因此，世界上各國都在致力于大型結構試驗儀器的開發研究。因此急需一種碼頭結構件疲勞承載力試驗系統及試驗方法。
技術實現思路
有鑒于此，為了解決上述問題，本專利技術提出一種碼頭結構件抗疲勞承載力試驗系統及試驗方法。本專利技術的目的之一是提出一種碼頭結構抗疲勞試驗系統；本專利技術的目的之二是提出一種碼頭結構抗疲勞試驗方法。本專利技術的目的之一是通過以下技術方案來實現的 本專利技術提供的碼頭結構抗疲勞試驗系統，包括承載框架、用于模擬船舶對碼頭的撞擊力擠靠力和系纜力的水平加載作動器、為水平加載作動器提供動力的電液伺服油源、控制器和數據采集系統，所述水平加載作動器設置于加載框架的水平調節梁上并作用于測試件，所述控制器與水平加載作動器連接，所述控制器用于控制水平加載作動器對測試件施加載荷，所述水平加載作動器與數據采集系統連接，所述數據采集系統用于采集水平加載作動器施加載荷到測試件上所產生的檢測信號。進一步，所述水平加載作動器包括電液伺服閥、作動器本體和傳感器，所述電液伺服閥安裝在作動器本體上，所述電液伺服閥與作動器本體連接并為作動器本體提供動力，所述傳感器設置于作動器本體上，所述傳感器用于檢測測試件負荷和位移信號。進一步，所述傳感器包括水平負荷傳感器和水平位移傳感器，所述水平負荷傳感器設置于水平加載作動器上，所述水平負荷傳感器用于檢測水平加載作動器對試件施加的載荷，所述水平位移傳感器設置于水平加載作動器與試件接觸的作用端。進一步，所述水平加載作動器還設置有前球鉸和后球鉸，所述水平加載作動器通過前球鉸與測試件連接，所述水平加載作動器通過后球鉸與承載框架的垂向調節梁連接。進一步，所述前球鉸和后球鉸為帶有關節軸承的無間隙球鉸。進一步，所述承載框架包括承載橫梁、立柱、斜支撐、試件底座、水平支撐裝置、水平拉桿支撐板、用于移動試件的門式起重機，所述承載橫梁、立柱、斜支撐通過螺栓以可拆 卸的方式連接形成組合式框架結構，所述水平支撐裝置設置于承載框架一側用于加固承載框架，所述水平拉桿支撐板設置于試件底座與承載框架的立柱之間，所述水平拉桿支撐板用于調節試件底座的位置，所述門式起重機設置于承載框架頂部的承載橫梁。進一步，所述控制器為多通道工控PC控制器，所述控制器與數據采集系統通訊連接，用于實現控制器內部信號與外部數據信號的同步采集。本專利技術的目的之二是通過以下技術方案來實現的 本專利技術提供的碼頭結構抗疲勞試驗方法，包括以下步驟 Si:根據試驗要求制作試件并預埋測試元件； 52:數據采集系統參數設置初始化； 53:放置待測試件； S4:預加靜載； 55:按規范分級驅動水平加載作動器作用于待測試件反復水平載荷，獲取試件承載力信號及位移、變形信號； 56:處理試件承載力信號及位移、變形信號； 57:輸出處理結果。進一步，所述步驟S7中處理結果包括應力和應變值；所述應力和應變值通過圖或表的形式列出。本專利技術的優點在于本專利技術采用20噸擬動力伺服作動器作為水平伺服作動器施加在被測試件上的水平試驗力，通過磁致伸縮位移傳感器獲取水平承載力信號，然后通過處理水平承載力信號來測量試件的載荷能力，能真實的反映船舶對待測碼頭結構件的撞擊力和系纜力的影響，可以完成單個作動器加載，也可以完成多個作動器同步或異步協調加載，滿足不同的結構試驗的要求。本專利技術采用組合式加載框架，整個框架由螺栓連接而成，可以進行拆卸后再組裝，滿足高樁框架碼頭結構試驗的要求，還可以非常方便地通過調整框架的組合方式和試驗空間，變更框架用途，達到一次投資，長期使用的目的。將電液伺服閥裝在水平伺服作動器上，電液伺服閥的輸出壓力油直接進入作動器，消除了管路液動力對作動器響應的影響，提高了作動器的響應頻率，水平伺服作動器的最高工作頻率達20Hz，能夠滿足絕大部分擬動力加載試驗和疲勞加載試驗的要求，通過前后球鉸保證了水平伺服作動器的響應速度。本專利技術的其它優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本專利技術的實踐中得到教導。本專利技術的目標和其它優點可以通過下面的說明書，權利要求書，以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。附圖說明為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術作進一步的詳細描述，其中 圖I為本專利技術實施例提供的碼頭結構抗疲勞試驗系統的加載框架主視 圖2為本專利技術實施例提供的碼頭結構抗疲勞試驗系統的加載框架側視圖；· 圖3為本專利技術實施例提供的碼頭結構抗疲勞試驗系統的加載框架俯視 圖4為本專利技術實施例提供的碼頭結構抗疲勞試驗系統中水平伺服作動器示意 圖5為本專利技術實施例提供的碼頭結構抗疲勞試驗方法流程圖。圖中，承載框架-I、垂向加載作動器-2、水平加載作動器-3、電液伺服油源-4、試件加載空間-5、承載橫梁-6、立柱-7、斜支撐-8、水平拉桿支撐板-9、導軌-10、分配梁-11、水平調節梁-12、控制器-13、后球鉸-14、位移傳感器輸出線-15、作動器本體-16、負荷傳感器-17、進油油管-18、伺服閥-19。具體實施例方式以下將結合附圖，對本專利技術的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例僅為了說明本專利技術，而不是為了限制本專利技術的保護范圍。圖I為本專利技術實施例提供的碼頭結構抗疲勞試驗系統的加載框架主視圖，圖2為本專利技術實施例提供的碼頭結構抗疲勞試驗系統的加載框架側視圖，圖3為本專利技術實施例提供的碼頭結構抗疲勞試驗系統的加載框架俯視圖，如圖所示本專利技術提供的碼頭結構抗疲勞試驗系統，包括承載框架I、用于模擬船舶對碼頭的撞擊力擠靠力和系纜力的水平加載作動器、為水平加載作動器3提供動力本文檔來自技高網...

【技術保護點】
碼頭結構抗疲勞試驗系統，其特征在于：包括承載框架、用于模擬船舶對碼頭的撞擊力擠靠力和系纜力的水平加載作動器、為水平加載作動器提供動力的電液伺服油源、控制器和數據采集系統，所述水平加載作動器設置于加載框架的水平調節梁上并作用于測試件，所述控制器與水平加載作動器連接，所述控制器用于控制水平加載作動器對測試件施加載荷，所述水平加載作動器與數據采集系統連接，所述數據采集系統用于采集水平加載作動器施加載荷到測試件上所產生的檢測信號。

【技術特征摘要】
1.碼頭結構抗疲勞試驗系統，其特征在于包括承載框架、用于模擬船舶對碼頭的撞擊力擠靠力和系纜力的水平加載作動器、為水平加載作動器提供動力的電液伺服油源、控制器和數據采集系統，所述水平加載作動器設置于加載框架的水平調節梁上并作用于測試件，所述控制器與水平加載作動器連接，所述控制器用于控制水平加載作動器對測試件施加載荷，所述水平加載作動器與數據采集系統連接，所述數據采集系統用于采集水平加載作動器施加載荷到測試件上所產生的檢測信號。2.根據權利要求I所述的碼頭結構抗疲勞試驗系統，其特征在于所述水平加載作動器包括電液伺服閥、作動器本體和傳感器，所述電液伺服閥安裝在作動器本體上，所述電液伺服閥與水平作動器本體連接并為作動器本體提供動力，所述傳感器設置于作動器本體上，所述傳感器用于檢測測試件負荷和位移信號。3.根據權利要求2所述的碼頭結構抗疲勞試驗系統，其特征在于所述傳感器包括水平負荷傳感器和水平位移傳感器，所述水平負荷傳感器設置于水平伺服作動器上，所述水平負荷傳感器用于檢測水平加載作動器對試件施加的載荷，所述水平位移傳感器設置于水平加載作動器與試件接觸的作用端。4.根據權利要求3所述的碼頭結構抗疲勞試驗系統，其特征在于所述水平伺服作動器還設置有前球鉸和后球鉸，所述水平加載作動器通過前球鉸與測試件連接，所述水平加載作動器通過后球鉸與承載框架的垂向調節梁連接。5.根據權利要求4所述的碼頭結構抗疲勞試驗...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉明維，王多銀，張小龍，梁越，陳宇，梁好，
申請(專利權)人：重慶交通大學，
類型：發明
國別省市：