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一種道路既有聲屏障的力學性能測試方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種道路既有聲屏障的力學性能測試方法及系統，所述聲屏障包括立柱和隔聲屏板，且立柱通過螺栓固定在道路上。所述方法包括：步驟1，在聲屏障上選擇應變測點、立柱位移測點和螺栓位移測點；步驟2，按從小到大的順序，向聲屏障立柱中部分級施加水平推力荷載；步驟3，每級水平推力荷載施加完成后，測量應變測點的應力變化情況、立柱位移測點的水平方向位移變化情況以及螺栓位移測點的豎向位移變化情況。本發明能夠在不破壞道路既有聲屏障的前提下，對其力學性能進行現場檢測，操作簡單，成本低，時間短，效果明顯。
【專利說明】 一種道路既有聲屏障的力學性能測試方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及工程質量檢測領域，特別是涉及一種道路既有聲屏障的力學性能測試方法及系統。
【背景技術】
[0002]隨著城市交通設施及車輛的不斷增加，道路與居民距離的逐漸拉近，為了防止車輛的噪音影響到居民的正常工作和生活，城市道路設置越來越多的聲屏障以阻止噪聲污染。
[0003]城市道路是城市交通的大動脈，具有車流量大的特點，一旦道路既有聲屏障發生傾覆事故，將造成嚴重的交通事故，同時對高架橋下車輛及行人安全造成巨大威脅。道路既有聲屏障是指已安裝在道路上的聲屏障。目前《道路聲屏障結構技術規程》(DG/TJ08-2086-2011)對聲屏障試件力學性能試驗有相關規定，但其針對的是未安裝到道路上的聲屏障的力學性能檢測，并未對如何進行道路既有聲屏障的力學性能現場試驗進行相關說明。
[0004]根據相關技術要求，驗證道路既有聲屏障力學性能是否滿足設計要求，最直接有效的方法為在聲屏障上施加設計等效均布荷載，觀察聲屏障力學性能是否合格。但眾所周知，現場試驗時，對均布荷載精確模擬施加難度非常大，且不易做到精確控制。因此，本發明提出了一種道路既有聲屏障的力學性能測試方法，采用單點集中荷載對道路既有聲屏障進行力學性能測試。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種道路既有聲屏障的力學性能測試方法及系統，用于解決對道路既有聲屏障進行現場力學性能測試的技術問題。
[0006]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種道路既有聲屏障的力學性能測試方法，所述聲屏障包括立柱和隔聲屏板，且立柱通過螺栓固定在道路上，包括以下步驟:
[0007]步驟1，在聲屏障上選擇應變測點、立柱位移測點和螺栓位移測點；
[0008]步驟2，按從小到大的順序，向聲屏障立柱中部分級施加水平推力荷載；
[0009]步驟3，每級水平推力荷載施加完成后，測量應變測點的應力變化情況、立柱位移測點的水平方向位移變化情況以及螺栓位移測點的豎向位移變化情況。
[0010]對應地，本發明的技術方案還包括用于上述道路既有聲屏障的力學性能測試方法的系統，包括千斤頂、腳手架、荷載傳力裝置、荷載反力裝置、油泵、應變計和千分表；
[0011]所述千斤頂，其通過腳手架托起，并安置在聲屏障立柱中部，且千斤頂出頂方向指向立柱，千斤頂軸線與立柱垂直，所述千斤頂用于向聲屏障施加水平推力荷載；
[0012]所述荷載傳力裝置，其一端連接所述千斤頂，另一端連接所述荷載反力裝置，且所述荷載傳力裝置通過腳托架托起，與千斤頂處于同一水平線上，用于調節向聲屏障施加的水平推力荷載；[0013]所述荷載反力裝置，用于提供荷載反力；
[0014]所述油泵，用于向所述千斤頂的油缸充油；
[0015]所述應變計，用于測量應變測點的應力變化情況；
[0016]所述千分表，用于測量立柱位移測點的水平方向位移變化情況以及螺栓位移測點的豎向位移變化情況。
[0017]本發明的有益效果是:本發明能夠在不破壞道路既有聲屏障的前提下，對其力學性能進行現場檢測，優點是操作簡單，成本低，時間短，效果明顯，能夠驗證聲屏障結構是否能夠滿足設計荷載的要求，最終判斷聲屏障力學性能是否合格。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為聲屏障上測點布置示意立面圖；
[0019]圖2為聲屏障上測點布置示意平面圖；
[0020]圖3為本發明所述道路既有聲屏障的力學性能測試方法的流程示意圖；
[0021]圖4為聲屏障的力學性能測試的現場示意圖。
[0022]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0023]1、立柱，2、隔聲屏板，3、應變測點，4、立柱位移測點，5、螺栓位移測點，6、千斤頂，
7、腳手架，8、荷載傳力裝置，9、荷載反力裝置。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
[0025]如圖1及圖2所示，聲屏障包括立柱I和隔聲屏板2，且立柱I通過螺栓固定在道路上。本實施例給出了一種道路既有聲屏障的力學性能測試方法，如圖3所示，包括以下步驟:
[0026]步驟1，在聲屏障上選擇應變測點3、立柱位移測點4和螺栓位移測點5 ；
[0027]步驟2，按從小到大的順序，向聲屏障立柱中部分級施加水平推力荷載；
[0028]步驟3，每級水平推力荷載施加完成后，測量應變測點的應力變化情況、立柱位移測點的水平方向位移變化情況以及螺栓位移測點的豎向位移變化情況。
[0029]傳統均布荷載精確模擬施加難度非常大，本實施例選定測點，進行單點集中荷載，不僅施加起來容易，而且能做到精確控制。單點集中荷載利用位移等效原則，即單點集中荷載與均布荷載所得的最大理論水平位移相同，將設計均布荷載等效轉換為單點集中荷載，現場實施對聲屏障立柱施加單點集中荷載，測量聲屏障在分級加載過程中的應力、變形等情況，綜合考慮并對聲屏障的力學性能進行評價。
[0030]基于上述三個步驟，具體的實施過程主要包括以下幾個部分。
[0031](一)測點布置
[0032]如圖1及圖2所示選擇立柱根部的任意測試點作為應變測點3，用于測定不同荷載等級作用下立柱根部應力變化情況。
[0033]沿立柱高度方向，等間距選擇若干個測試點作為立柱位移測點4( 一般選擇3至4個位移測點)，用以測定不同荷載等級作用下立柱水平方向位移變化情況。[0034]選擇聲屏障內側的兩個螺栓的頂部作為螺栓位移測點5，用以測定不同荷載等級作用下立柱水平方向位移變化情況。
[0035](二)力學性能測試過程
[0036]I)荷載分級
[0037]試驗中采用分級加載方式，一般向聲屏障施加四級水平推力荷載，一級卸載，且各級水平推力荷載的比例分別為最大集中荷載值的30%、60%、80%和100%。
[0038]采用分級荷載是因為對于道路既有聲屏障做試驗時，現場是在道路上，因此不可能做破壞性試驗，即就不能一次性加到100%，因為對于其力學性能不合格的聲屏障直接加到100%就有可能破壞從而危害到道路及行人的安全。基于這個出發點，如果在加載過程中，比如加到80%時，已達到了理論計算值，那么現場再加載時就需謹慎，因此再加到100 %就有可能導致聲屏障的破壞。
[0039]分級加載的另外一個目的就是通過分級加載看看聲屏障的變形或者應力是否沿線性分步，即驗證其力學性能是否保持彈性。
[0040]2)荷載施加過程
[0041]如圖4所示，進行上述力學性能測試方法的系統包括千斤頂6、腳手架7、荷載傳力裝置8、荷載反力裝置9、油泵、應變計和千分表；
[0042]所述千斤頂，其通過腳手架托起，并安置在聲屏障立柱中部，且千斤頂出頂方向指向立柱，千斤頂軸線與立柱垂直，所述千斤頂用于向聲屏障施加水平推力荷載；
[0043]所述荷載傳力裝置，其一端連接所述千斤頂，另一端連接所述荷載反力裝置，且所述荷載傳力裝置通過腳托架托起，與千斤頂處于同一水平線上，用于調節向聲屏障施加的水平推力荷載；所述荷載反力裝置，用于提供荷載反力；所述油泵，用于向所述千斤頂的油缸充油；所述應變計，用于測量應變測點的應力變化情況；所述千分表，用于測量立柱位移測點的水平方向位移變化情況以及螺栓位移測點的豎向位移變化情況。其中，所述荷載傳力裝置采用方鋼；所述荷載反力裝置采用重載車。在向立柱施加力的時候，是利用千斤頂完成的，力的作用是相互的，所以必須有一個裝置給千斤頂提供一個力，才能使千斤頂施加力到別的物體上，該裝置即為荷載反力裝置。
[0044]試驗中安放好千斤頂，并連接荷載傳力裝置后，通過手動油泵向千斤頂油缸充油，對被檢測的聲屏障分級施加水平推力荷載。
[0045]每級荷載加載完畢后，要穩定一段時間，即需等待聲屏障穩定后再進行應變測點、立柱位移測點和螺栓位移測點的測，一般情況下穩定時間為10?15min，最后一級荷載穩定30min，在穩定的時間內應仔細觀察聲屏障形狀變化，有無開焊、斷裂等現象，在穩定時間結束時，觀測各項讀數；卸載后，穩定30min，然后讀取殘余變形及應變。其中，殘余變形=殘余值/總值，總值為加載到100%時聲屏障的變形或者應變值，殘余值為卸載后聲屏障的變形或應變值。
[0046]3)結果評定
[0047]道路既有聲屏障力學性能現場試驗檢測結果評定一般分為以下2種:
[0048]第I種，聲屏障在各級荷載作用下，當發生以下任何一種情況時，為“不滿足設計要求”。
[0049]a)出現斷裂或者開焊等異常現象；[0050]b)實測位移大于《道路聲屏障結構技術規程》(DG/TJ08-2086-2011)的規定允許值；
[0051]c)實測位移或應力值大于理論計算值；
[0052]d)殘余變形或應變大于20%，聲屏障無法自然恢復到起始位置。
[0053]第2種，聲屏障在各級荷載作用下，當同時具體以下條件，為“滿足設計要求”。
[0054]a)未出現斷裂或者開焊等異常現象；
[0055]b)實測位移或應力小于理論計算值及規范允許值；
[0056]c)殘余變形或應變小于20%，能自然恢復到起始位置。
[0057]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種道路既有聲屏障的力學性能測試方法，所述聲屏障包括立柱和隔聲屏板，且立柱通過螺栓固定在道路上，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，在聲屏障上選擇應變測點、立柱位移測點和螺栓位移測點； 步驟2，按從小到大的順序，向聲屏障立柱中部分級施加水平推力荷載； 步驟3，每級水平推力荷載施加完成后，測量應變測點的應力變化情況、立柱位移測點的水平方向位移變化情況以及螺栓位移測點的豎向位移變化情況。
2.根據權利要求1所述的道路既有聲屏障的力學性能測試方法，其特征在于，所述在聲屏障上選擇應變測點具體包括:選擇立柱根部的任意測試點作為應變測點。
3.根據權利要求1所述的道路既有聲屏障的力學性能測試方法，其特征在于，所述在聲屏障上選擇立柱位移測點具體包括:沿立柱高度方向，等間距選擇若干個測試點作為立柱位移測點。
4.根據權利要求1所述的道路既有聲屏障的力學性能測試方法，其特征在于，所述在聲屏障上選擇螺栓位移測點具體包括:選擇聲屏障內側的兩個螺栓的頂部作為螺栓位移測點。
5.根據權利要求1所述的道路既有聲屏障的力學性能測試方法，其特征在于，所述步驟2中向聲屏障施加四級水平推力荷載，且各級水平推力荷載的比例分別為最大集中荷載值的 30%、60%、80%和 100%。
6.根據權利要求1所述的道路既有聲屏障的力學性能測試方法，其特征在于，所述步驟3中，每級水平推力荷載施加完成后，需等待聲屏障穩定后再進行應變測點、立柱位移測點和螺栓位移測點的測量。
7.根據權利要求6所述的道路既有聲屏障的力學性能測試方法，其特征在于，在等待聲屏障穩定的時間內，觀察聲屏障的形狀變化以及觀察聲屏障是否有開焊和斷裂的現象。
8.一種采用權利要求1至8中任一所述的道路既有聲屏障的力學性能測試方法進行測試的系統，其特征在于，包括千斤頂、腳手架、荷載傳力裝置、荷載反力裝置、油泵、應變計和千分表; 所述千斤頂，其通過腳手架托起，并安置在聲屏障立柱中部，且千斤頂出頂方向指向立柱，千斤頂軸線與立柱垂直，所述千斤頂用于向聲屏障施加水平推力荷載； 所述荷載傳力裝置，其一端連接所述千斤頂，另一端連接所述荷載反力裝置，且所述荷載傳力裝置通過腳托架托起，與千斤頂處于同一水平線上，用于調節向聲屏障施加的水平推力荷載； 所述荷載反力裝置，用于提供荷載反力； 所述油泵，用于向所述千斤頂的油缸充油； 所述應變計，用于測量應變測點的應力變化情況； 所述千分表，用于測量立柱位移測點的水平方向位移變化情況以及螺栓位移測點的豎向位移變化情況。
9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述荷載傳力裝置采用方鋼。
10.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述荷載反力裝置采用重載車。
【文檔編號】G01N3/10GK104007018SQ201410222934
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月23日 優先權日:2014年5月23日
【發明者】何杰, 張銳, 陳鵬, 王學博 申請人:北京中交橋宇科技有限公司