(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210636370.9 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 山东农业大 学 地址 271000 山东省泰安市岱宗大街61号 申请人 哈尔滨工业大 学 （威海） (72)发明人 杨海波　王苹　钱宏亮　陈志皓　 (74)专利代理 机构 北京东方盛凡知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11562 专利代理师 李彬 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种正交异性桥面板疲劳试验装置及疲劳 性能评估方法 (57)摘要 本发明公开一种正交异性桥面板疲劳试验 装置及疲劳性能评估 方法， 用于试件的疲劳性能 评估， 包括加载装置、 疲劳试件边界条件约束组 件和疲劳试件支撑组件； 试件包括桥面顶板和U 形肋； 加载装置与桥面顶板顶面相连接， 加载装 置与疲劳试验机螺纹连接； 疲劳试件边界条件约 束组件设置于桥面顶板端部， 且与桥面顶板固定 连接； 疲劳试件支撑组件上固定安装有两个疲劳 试件边界条件约束组件。 本发明解决了现有疲劳 试验中试验装置试件尺寸适用性差、 约束形式与 实际桥梁不符、 加载装置应力集中、 疲劳裂纹断 裂失效长度和应力水平不统一的问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114942188 A 2022.08.26 CN 114942188 A 1.一种正交异性桥面板疲劳试验装置， 用于试件(2)的疲劳性能评估， 其特征在于， 包 括： 加载装置(1)、 疲劳试件边界条件约束组件(3)和疲劳试件支撑组件(4)； 所述试件(2)包 括桥面顶板(21)和 U形肋(22)； 所述加载装置(1)与所述桥面顶板(21)顶面相连接， 所述加 载装置(1)与疲劳试验机 螺纹连接； 所述疲劳试件边界条件约束组件(3)设置于所述桥面顶板(21)端部， 且与所述桥面顶 板(21)固定连接； 所述疲劳试件支撑组件(4)上固定安装有两个所述疲劳试件边界条件约 束组件(3)。 2.根据权利要求1所述的一种正交异性桥面板疲劳试验装置， 其特征在于： 所述加载装 置(1)包括连接橡胶(13)、 连接钢板(12)和连接件(11)； 所述连接件(11)与所述疲劳试验机 螺纹连接； 所述连接钢板(12)与所述连接件(11)通过角焊焊缝焊接成型； 所述连接钢板 (12)底面与所述 桥面顶板(21)之间设置有所述连接 橡胶(13)。 3.根据权利要求1所述的一种正交异性桥面板疲劳试验装置， 其特征在于： 所述疲劳试 件支撑组件(4)包括底座(43)、 支撑立板(42)和支撑顶板(41)； 所述支撑立板(42)分设于所 述底座(43)顶 面两侧； 每一所述支撑立板(42)上均焊接有一所述支撑顶板(41)； 所述U 形肋 (22)设置于两所述支撑立板(42)和底座(43)所 形成的空间内； 所述支撑顶板(41)上开设有用于连接所述疲劳试件边界条件约束组件(3)的螺栓孔 组。 4.根据权利要求3所述的一种正交异性桥面板疲劳试验装置， 其特征在于： 每一所述支 撑顶板(41)上均连接有一所述疲劳试件边界条件约束组件(3)包括圆钢(31)、 水平挡板 (32)、 螺栓(33)和角钢(34)； 所述圆钢(31)焊接于所述桥面顶板(21)端部底面； 所述圆钢 (31)周壁两侧设置有固定安装在所述支撑顶板(41)顶面的水平挡板(32)； 所述圆钢(31)和 水平挡板(32)通过所述螺栓(33)固定连接； 所述圆钢(31)两端面分别设置有一所述角钢 (34)； 所述角钢(34)与所述螺栓孔组位置对应， 且与所述支撑顶板(41)通过所述螺栓(33) 相连接。 5.根据权利要求4所述的一种正交异性桥面板疲劳试验装置， 其特征在于： 所述底座 (43)上还固定安装有激光 位移计(5)。 6.根据权利要求1所述的一种正交异性桥面板疲劳试验装置， 其特征在于： 所述桥面顶 板(21)与所述U形肋(2 2)通过单面焊或双面焊形成的连接焊缝(23)连接成型。 7.一种疲劳性能评估方法， 包括权利要求1 ‑6任一项所述的正交异性桥面板疲劳试验 装置， 其特 征在于， 包括以下步骤： 预制加工疲劳试验装置中加载装置(1)、 疲劳试件边界条件约束组件(3)、 疲劳试件支 撑组件(4)和试件(2)的各个构件， 并将分别将加载装置(1)、 疲劳试件边界条件约束组件 (3)、 疲劳试件支撑组件(4)和试件(2)组装； 按照预加载 ‑加载的加载模式进行加载， 预加载期间检测仪器设备的工作状态和性能； 疲劳试验 过程中， 使用底 座(43)上表 面的激光位移 计(5)监测桥面顶板(21)与U形肋(22)连 接位置下侧的动态位移 δi； 疲劳试验数据分析， 利用疲劳试验数据， 明确疲劳断裂失效评定条件结构动态刚度的 计算方法， 利用结构动态刚度值Ki计算公式得到结构动态刚度， 确定断裂失效评 定条件。 8.根据权利要求7所述的一种疲劳性 能评估方法， 其特征在于： 所述疲劳性能评估方法权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114942188 A 2还包括安置应变片、 测量动态应 变和结构应力， 用于 评估结构的疲劳寿命和疲劳强度。 9.根据权利要求7所述的一种疲劳性 能评估方法， 其特征在于： 所述评定试件刚度和疲 劳失效条件是通过外部载荷变化值Fi与结构位移变化幅值δi进行换算， 得到结构动态刚度 值Ki； 所述结构动态刚度值Ki的计算方法为： Ki＝ΔFi/Δ δi   (1) 其中， ΔFi为疲劳载荷变化幅值， Δ δi为结构位移变化幅值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114942188 A 3