本发明专利技术提供了一种桥梁吊索拉扭腐蚀疲劳耦合试验装置与试验方法，该试验装置包括腐蚀试验系统和疲劳试验系统，所述疲劳试验系统又包括拉压转换子系统和扭转子系统。其中，拉压转换子系统为通过拉压转换装置将竖向压力转变为竖向拉力；同时，扭转子系统为上承压台上的楔形块挤压下承压台的楔形块，使推力轴承带动下承压台转动，进而带动锚固于下承压台的桥梁吊索转动，实现拉、扭同步作用的效果，实现了压缩荷载向拉、扭疲劳荷载的转变。本发明专利技术既可模拟缆索承重桥梁吊索钢丝、钢绞线的氯盐侵蚀与拉、扭疲劳同步加载，也可模拟拉、扭疲劳单独加载，可有效模拟缆索承重桥梁吊索钢丝、钢绞线的真实工作状态；本发明专利技术可以模拟有害离子侵蚀与拉、扭复杂应力耦合作用下材料的耐久性试验。验。验。
【技术实现步骤摘要】
桥梁吊索拉扭腐蚀疲劳耦合试验装置与试验方法
[0001]本专利技术属于桥梁结构耐久性领域，尤其涉及一种桥梁吊索拉扭腐蚀疲劳耦合试验装置与试验方法。
技术介绍
[0002]沿海城市的缆索承重桥梁吊杆、吊索长期处于具有腐蚀介质的服役环境中，在氯盐的侵蚀和外荷载的耦合作用下，吊杆吊索中的钢丝、钢绞线发生锈蚀，其力学性能及疲劳性能劣化，服役寿命大幅降低，严重影响桥梁结构的服役安全可靠性。而研究吊索钢丝、钢绞线在复杂应力及环境腐蚀耦合作用下的疲劳性能是正确评价并延长缆索桥梁结构使用寿命的基本前提。
[0003]对于缆索承重体系桥梁，其服役环境具有湿度高、盐度高、温度高等特点，而处于该服役环境中的钢丝、钢绞线因受到腐蚀作用，其表面逐渐产生蚀坑。值得注意的是，吊索钢丝、钢绞线材料，其在服役过程中，由于锚具安装误差、车辆荷载、风荷载的影响，高速、重载、加速特性导致吊索钢丝横向、纵向及其耦合振动，进而引起钢丝、钢绞线的动态拉伸和扭转载荷。而在扭转荷载与轴向拉伸荷载的耦合作用下，蚀坑处截面应力状态更加复杂，已有研究表明，在相同的轴向拉伸荷载作用下，与纯拉伸状态相比，扭转作用的加入会使材料耐久度损失近60%。
[0004]针对缆索承重体系桥梁吊杆钢丝、钢绞线在腐蚀与疲劳耦合作用下的疲劳性能，由于对钢丝、钢绞线在服役过程中的真实受力状态认识不足，以及试验装置的制约，现有研究多忽略了扭转作用对材料疲劳性能的影响。
[0005]公开号为CN110044740A的中国专利技术专利申请公开了一种缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律的测定方法、应用、装置及夹具，该装置包括：双层腐蚀腔、盐雾箱、高精度电阻测试仪、恒温箱及疲劳试验机，为研究拉伸疲劳与腐蚀耦合作用提供了试验设备，但该设备采用了MTS疲劳试验机，此设备成本高昂、保养复杂，尤其是无法同步施加扭转荷载，以至于无法真实模拟钢丝、钢绞线的受力状态。
技术实现思路
[0006]本专利技术目的在于提供一种桥梁吊索拉扭腐蚀疲劳耦合试验装置与试验方法，以解决现有试验装置无法真实模拟桥梁吊索受力状态的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：一种桥梁吊索拉扭腐蚀疲劳耦合试验装置，该装置包括腐蚀试验系统和疲劳试验系统，其特征在于，所述疲劳试验系统包括拉压转换子系统和扭转子系统；所述拉压转换子系统包括疲劳作动器、支撑面和拉压转换装置，所述支撑面上设有一个第一通孔和多个第二通孔；所述拉压转换装置包括顶板和底板，所述疲劳作动器位于顶板上方用于驱动拉压转换装置向下移动，所述底板设置在支撑面的下方，多根导向柱穿过支第二通孔将所述顶
板和底板连接，所述底板上设有第三通孔；所述腐蚀试验系统设置在所述支撑面的上端面，且腐蚀试验系统位于所述拉压转换装置的内部，所述腐蚀试验系统的上下两端均设有一个第四通孔，所述第一通孔、第三通孔和两个第四通孔均同轴设置；所述扭转子系统设置在所述腐蚀试验系统和顶板之间，所述扭转子系统包括设置在所述顶板下端面的上承压台以及设置在所述腐蚀试验系统上端面的下承压台，所述下承压台在所述第四通孔对应的位置设有第五通孔，所述下承压台可沿第五通孔的轴线转动，所述上承压台的下端面和下承压台的上端面均周向设有多个相互配合的楔形块；所述下承压台上设有桥梁吊索的上端锚固点，所述底板上设有桥梁吊索的下端锚固点，所述上端锚固点和下端锚固点之间的连线与所述下承压台的转动中心重合。
[0008]由此，启动疲劳作动器，设置疲劳作动器的循环次数、应力比、应力水平、加载频率后，疲劳作动器所施加的压力通过顶板传递给底板，底板向下运动，进而对桥梁吊索施加轴向的拉力，达到疲劳加载的目的。与此同时，上承压台上的楔形块挤压下承压台的楔形块，使下承压台沿第五通孔的轴线转动，进而带动锚固于下承压台的桥梁吊索转动，实现拉、扭同步作用的效果，实现了压缩荷载向拉、扭疲劳荷载的转变。
[0009]进一步，所述下承压台与所述腐蚀试验系统的上端面通过推力轴承连接，所述推力轴承一端设置在所述第五通孔内，所述推力轴承的另一端与腐蚀试验系统的上端面连接。上承压台上的楔形块挤压下承压台的楔形块，使推力轴承带动下承压台转动。
[0010]进一步，所述疲劳作动器设置在横梁上，所述横梁两侧通过支撑梁支撑。
[0011]再进一步，所述支撑面的下端面设有多根支撑柱。
[0012]更进一步，所述腐蚀试验系统包括设置在所述支撑面上端面的腐蚀箱及设置在腐蚀箱上部的喷淋器，所述腐蚀箱的上端面与所述下承压台连接，所述喷淋器通过水管与桶连接，所述水管上设有水泵，所述水泵和疲劳作动器均与控制器电连接。
[0013]此外，所述腐蚀试验系统上部还设有所述下承压台的复位装置，所述复位装置为弹簧，所述弹簧的一端固定在所述腐蚀试验系统上端面，所述弹簧的另一端固定在下承压台外侧。
[0014]基于同一个专利技术构思，本专利技术还提供了一种采用如上所述的桥梁吊索拉扭腐蚀疲劳耦合试验装置对桥梁吊索进行实验的方法，包括如下步骤：步骤一、将桥梁吊索的一端穿过所述第五通孔并锚固在下承压台上端，将所述桥梁吊索的另一端穿过第三通孔，并锚固在底板底端。
[0015]步骤二、针对春、夏、秋、冬四季的环境特点配置不同浓度的腐蚀溶液，通过腐蚀试验系统喷洒在所述桥梁吊索上。
[0016]步骤三、启动疲劳作动器，疲劳作动器所施加的压力通过顶板传递给底板，底板向下运动，进而对桥梁吊索施加轴向的拉力；与此同时，上承压台上的楔形块挤压下承压台的楔形块，使下承压台沿第五通孔的轴线转动，进而带动锚固于下承压台的桥梁吊索转动。
[0017]步骤四、撤去疲劳作动器对顶板所施加的压力，此时处于弹性阶段的桥梁吊索恢复变形，带动所述拉压转换装置向上运动，所述下承压台在复位装置作用下旋转复位。
[0018]步骤五、重复步骤二和步骤四，并记录试验数据，当循环到设定的试验次数时结束。
[0019]本专利技术的桥梁吊索拉扭腐蚀疲劳耦合试验装置与试验方法具有以下优点：1、本专利技术结构简单，便于拆卸和拼装，荷载转换装置的设置实现了压缩疲劳荷载向拉、扭疲劳荷载的转变。
[0020]2、本专利技术既可模拟缆索承重桥梁吊索钢丝、钢绞线的氯盐侵蚀与拉、扭疲劳同步加载，也可模拟拉、扭疲劳单独加载，可有效模拟缆索承重桥梁吊索钢丝、钢绞线的真实工作状态；本专利技术可以模拟有害离子侵蚀与拉、扭复杂应力耦合作用下材料的耐久性试验。
[0021]3、可针对春、夏、秋、冬四季的环境特点，模拟吊杆钢丝、钢绞线真实服役环境，可以广泛用于桥梁结构及材料的耐久性研究。此外本专利技术的各控制操作均在控制系统上进行，具有智能控制程度高，操作简单等优点。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的俯视图；图3为本专利技术的扭转子系统结构示意图；图4为本专利技术的腐蚀系统结构示意图；图5为桥梁吊索与下承压台锚固示意图；图6为桥梁吊索与底板锚固示意图。
[0023]图中标记说明：1、疲劳作动器；2、上承压台；22、拉压转换装置；3、导向柱；4、楔形块；5本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种桥梁吊索拉扭腐蚀疲劳耦合试验装置，包括腐蚀试验系统和疲劳试验系统，其特征在于，所述疲劳试验系统包括拉压转换子系统和扭转子系统；所述拉压转换子系统包括疲劳作动器（1）、支撑面（9）和拉压转换装置（22），所述支撑面（9）上设有一个第一通孔（91）和多个第二通孔（92）；所述拉压转换装置（22）包括顶板（18）和底板（10），所述疲劳作动器（1）位于顶板（18）上方用于驱动拉压转换装置（22）向下移动，所述底板（10）设置在支撑面（9）的下方，多根导向柱（3）穿过支第二通孔（92）将所述顶板（18）和底板（10）连接，所述底板（10）上设有第三通孔（101）；所述腐蚀试验系统设置在所述支撑面（9）的上端面，且腐蚀试验系统位于所述拉压转换装置（22）的内部，所述腐蚀试验系统的上下两端均设有一个第四通孔（71），所述第一通孔（91）、第三通孔（101）和两个第四通孔（71）均同轴设置；所述扭转子系统设置在所述腐蚀试验系统和顶板（18）之间，所述扭转子系统包括设置在所述顶板（18）下端面的上承压台（2）以及设置在所述腐蚀试验系统上端面的下承压台（5），所述下承压台（5）在所述第四通孔（71）对应的位置设有第五通孔（51），所述下承压台（5）可沿第五通孔（51）的轴线转动，所述上承压台（2）的下端面和下承压台（5）的上端面均周向设有多个相互配合的楔形块（4）；所述下承压台（5）上设有桥梁吊索（8）的上端锚固点，所述底板（10）上设有桥梁吊索（8）的下端锚固点，所述上端锚固点和下端锚固点之间的连线与所述下承压台（5）的转动中心重合。2.根据权利要求1所述的桥梁吊索拉扭腐蚀疲劳耦合试验装置，其特征在于，所述下承压台（5）与所述腐蚀试验系统的上端面通过推力轴承连接，所述推力轴承一端设置在所述第五通孔（51）内，所述推力轴承的另一端与腐蚀试验系统的上端面连接。3.根据权利要求1所述的桥梁吊索拉扭腐蚀疲劳耦合试验装置，其特征在于，所述疲劳作动器（1）设置在横梁（16）上，所述横梁（16）两侧通过支撑梁（17）支撑。4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：江楠，王达，刘扬，邓扬，殷新锋，于峰，赵明，王士龙，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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