謝軍，丁智霞

（1.江蘇科迪建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，江蘇 南京 210096；2.東南大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇 南京 210096）

1 項(xiàng)目概況

對(duì)某平衡式振動(dòng)輸送機(jī)正常使用階段（啟動(dòng)時(shí)工況、穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)工況、關(guān)機(jī)時(shí)工況）進(jìn)行支點(diǎn)頻率、動(dòng)荷載以及靜荷載測(cè)試，得出運(yùn)行狀態(tài)下支點(diǎn)的振動(dòng)頻率、動(dòng)載及靜載情況，分析其對(duì)下部主體結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)（圖1）。

圖1 平衡式振動(dòng)輸送機(jī)

2 測(cè)試方案

2.1 試驗(yàn)整體方案

測(cè)試裝置主要由輪輻式力傳感器、 動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀等組成。 將力傳感器置于測(cè)試位置以下，通過支座板與支腿可靠連接； 再將活動(dòng)支座置于力傳感器下方， 通過活動(dòng)墊板將力傳感器調(diào)節(jié)至設(shè)備支腿標(biāo)高處（圖2）；將力傳感器與動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀通過數(shù)據(jù)線連接， 并與電腦連接后進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集程序設(shè)定， 通過力-時(shí)間曲線即可采集其振動(dòng)頻率及動(dòng)載情況，輸送設(shè)備關(guān)機(jī)起吊后，可通過傳感器測(cè)出靜載荷。

圖2 測(cè)試方案示意圖

2.2 測(cè)點(diǎn)布置方案

平衡式振動(dòng)輸送機(jī)總共有46個(gè)支腿，下設(shè)300 mm高的H型鋼梁整體式底盤。 測(cè)試時(shí)將活動(dòng)支腿放置于下部H型整體底盤之上， 將輸送機(jī)支腿整體架高，測(cè)試支點(diǎn)下設(shè)力傳感器，每4個(gè)支腿一組，分12組進(jìn)行測(cè)試。 測(cè)點(diǎn)布置圖如圖3所示。

圖3 測(cè)點(diǎn)布置圖橋

3 測(cè)試步驟

（1）對(duì)每個(gè)彈簧支點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)。 共兩部分，第一部分為1～12支點(diǎn)，第二部分為13～23支點(diǎn)，共46個(gè)支點(diǎn)，每4個(gè)支點(diǎn)為一組進(jìn)行測(cè)試采集。 支座5A實(shí)物見圖4。

圖4 支座5A 實(shí)物

（2）將準(zhǔn)備好的活動(dòng)支座及傳感器支座一一對(duì)應(yīng)放置于各彈簧支座邊，調(diào)試好儀器設(shè)備，按對(duì)應(yīng)的編號(hào)連接好每個(gè)傳感器。

（3）將待測(cè)的振動(dòng)設(shè)備吊起，將各活動(dòng)支座及傳感器支座置于對(duì)應(yīng)彈簧支座下，確保整個(gè)振動(dòng)設(shè)備處于同一高度，支點(diǎn)中心與支撐塊中心在同一軸線上。

（4）將振動(dòng)設(shè)備慢慢降至活動(dòng)支座和傳感器支座上，待此過程完成后1 min，對(duì)測(cè)試采集程序進(jìn)行清零、平衡。

（5）點(diǎn)擊測(cè)試開始，工人啟動(dòng)振動(dòng)傳輸帶，首先采集設(shè)備啟動(dòng)時(shí)最大動(dòng)載；繼續(xù)運(yùn)行機(jī)器，采集設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的動(dòng)載；待此階段測(cè)試完成后，關(guān)閉設(shè)備，采集設(shè)備關(guān)機(jī)時(shí)的最大動(dòng)載；再用吊車將振動(dòng)設(shè)備掉起，采集振動(dòng)設(shè)備的靜載，至此，一組支點(diǎn)測(cè)試完畢。 支座23A啟動(dòng)時(shí)動(dòng)載采集見圖5。

圖5 支座23A 啟動(dòng)時(shí)動(dòng)載采集圖

（6）重復(fù)以上2～5測(cè)試過程，依次對(duì)每個(gè)支點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，待測(cè)試全部做完后，關(guān)閉儀器，將振動(dòng)設(shè)備復(fù)位。

（7）待測(cè)試完成后，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理。

4 數(shù)據(jù)處理

對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，每個(gè)彈簧支點(diǎn)對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)時(shí)的最大動(dòng)載、穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的動(dòng)載、關(guān)機(jī)時(shí)的最大動(dòng)載、靜載及振動(dòng)頻率如表1、表2所示。

5 數(shù)據(jù)分析

5.1 啟動(dòng)時(shí)最大動(dòng)載

由表1、表2得知，在23組支點(diǎn)中，啟動(dòng)時(shí)的最大動(dòng)載值在0.35～1.09 kN之間，其中啟動(dòng)時(shí)1～12支點(diǎn)最大動(dòng)載平均值為0.55 kN，13～23支點(diǎn)最大動(dòng)載平均值為0.63 kN；1～12支點(diǎn)中動(dòng)載最大為支點(diǎn)1B（0.89 kN），最小為支點(diǎn)2A（0.38 kN），13~23支點(diǎn)中動(dòng)載最大為支點(diǎn)23A （1.09 kN）， 最小為支點(diǎn)14A（0.35 kN）與14B（0.35 kN）。

表1 1-12 支點(diǎn)數(shù)據(jù)匯總表

從啟動(dòng)時(shí)最大動(dòng)載折線圖6中可以看出，在1～12支點(diǎn)中， 處于兩端位置的支點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)動(dòng)載最大，中部支點(diǎn)動(dòng)載測(cè)試值都處于中間狀態(tài)。

圖6 1～12 支點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)最大動(dòng)載

如圖7所示，在端點(diǎn)位置23時(shí)，啟動(dòng)的最大動(dòng)載達(dá)到最大，為1.09 kN。 總體呈現(xiàn)的趨勢(shì)和圖6一致。 而圖7與圖6相比，啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)載整體高于前12個(gè)支點(diǎn)的。

圖7 13～23 支點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)最大動(dòng)載

5.2 設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)動(dòng)載

由匯總表1、表2中的統(tǒng)計(jì)可以得到，設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)1～12支點(diǎn)的動(dòng)載均值為0.21 kN， 最小動(dòng)載的支點(diǎn)位置是2B支點(diǎn)，最小值為0.07 kN，最大支點(diǎn)為5A， 最大值為0.31 kN；13～23支點(diǎn)的動(dòng)載均值為0.25 kN，最小動(dòng)載的支點(diǎn)位置是14B支點(diǎn)，最小值為0.09 kN，最大支點(diǎn)為20A，最大值為0.40 kN。 對(duì)于同一編號(hào)支點(diǎn)的不同A/B側(cè)，設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)載基本接近。

表2 13-23 支點(diǎn)數(shù)據(jù)匯總表

圖8與圖9的曲線圖都呈現(xiàn)出“波浪”形狀的規(guī)律，兩端附近2A/B、11A/B、14A/B、22A/B支點(diǎn)，動(dòng)載較低，而在整段設(shè)備的中間部位，如7A/B與18A/B，動(dòng)載值也較低。

5.3 設(shè)備關(guān)機(jī)時(shí)最大動(dòng)載

圖10、 圖11為振動(dòng)設(shè)備關(guān)機(jī)時(shí)的最大動(dòng)載，可以看出，在振動(dòng)設(shè)備端頭部分的支點(diǎn)關(guān)機(jī)時(shí)的最大動(dòng)載都大于中間位置的， 而在設(shè)備中間部位5A/B-7A/B、17A/B-19A/B支點(diǎn)在停止關(guān)機(jī)時(shí)的最大動(dòng)載都遠(yuǎn)高于3A/B、10A/B、15A/B、21A/B支點(diǎn)。整體的曲線圖呈現(xiàn)出字母“W”形狀。 而與啟動(dòng)時(shí)的最大動(dòng)載圖6、圖7相比，也都呈現(xiàn)出兩頭動(dòng)載力值大的特點(diǎn)。

圖8 1～12 支點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)動(dòng)載

圖9 13～23 支點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)動(dòng)載

圖10 1～12 支點(diǎn)停止運(yùn)行時(shí)最大動(dòng)載

圖11 13～23 支點(diǎn)停止運(yùn)行時(shí)最大動(dòng)載

5.4 設(shè)備靜載

圖12、圖13為支點(diǎn)編號(hào)與振動(dòng)設(shè)備的靜載力值圖。1～12支點(diǎn)中最大值為7.17 kN，支點(diǎn)位置為8A，最小為2.36 kN， 支點(diǎn)位置為12B；13～23支點(diǎn)中最大為6.60 kN，支點(diǎn)位置為15A，最小為2.24 kN，支點(diǎn)位置為23A。 可以看出，在端頭位置的靜載力值都較小。

5.5 支點(diǎn)頻率

通過頻譜分析，在第一部分（1~12支點(diǎn)）的振動(dòng)設(shè)備振動(dòng)時(shí)，包括從開始到結(jié)束時(shí)的平均頻率為9.13 Hz，而第二部分（13~23）的振動(dòng)設(shè)備振動(dòng)時(shí)，包括從開始到結(jié)束時(shí)的平均頻率為9.20 Hz， 如圖14、圖15所示。

圖12 1～12 支點(diǎn)起吊時(shí)靜載

圖13 13～23 支點(diǎn)起吊時(shí)靜載

圖14 1～12 支點(diǎn)位置頻譜圖

6 測(cè)試總結(jié)

6.1 啟動(dòng)時(shí)動(dòng)載

（1）在1～12支點(diǎn)中最大動(dòng)載為支點(diǎn)0.89 kN，支點(diǎn)位置為1B，均值為0.55 kN；

（2）在13～23支點(diǎn)中最大動(dòng)載為1.09 kN,支點(diǎn)位置為23A，均值為0.63 kN，整體高于前12個(gè)支點(diǎn)的動(dòng)載；

（3）處于兩端位置的支點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)動(dòng)載較大。

6.2 平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)動(dòng)載

（1）1～12支點(diǎn)中最大動(dòng)載為0.31 kN，支點(diǎn)位置為5A，均值為0.21 kN；

（2）13～23支點(diǎn)中最大動(dòng)載為0.40 kN， 支點(diǎn)位置為20A，均值為0.25 kN；

（3）整體的曲線圖呈現(xiàn)出“波浪”形狀，對(duì)于同一編號(hào)支點(diǎn)的不同A/B側(cè)，設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)載基本接近。

圖15 13～23 支點(diǎn)位置頻譜圖

6.3 關(guān)機(jī)時(shí)動(dòng)載

（1）1～12支點(diǎn)中最大動(dòng)載為2.11 kN，支點(diǎn)位置為12B,均值為1.23 kN；

（2）13～23支點(diǎn)中關(guān)機(jī)時(shí)最大動(dòng)載為1.88 kN，支點(diǎn)位置為23A，均值為1.09 kN；

（3）整體的曲線圖呈現(xiàn)出字母“W”形狀。 而與啟動(dòng)時(shí)的最大動(dòng)載相比，也都呈現(xiàn)出兩頭動(dòng)載力值大的特點(diǎn)。

6.4 靜載

（1）1～12支點(diǎn)中最大靜載為7.17 kN，支點(diǎn)位置為8A，均值為4.66 kN；

（2）13～23支點(diǎn)中最大靜載為6.60 kN， 支點(diǎn)位置為15A，均值為4.67 kN；

（3）在端頭位置的靜載的力值都較小。

6.5 支點(diǎn)頻率

（1）1～12支點(diǎn)中頻率均值為9.13 Hz；

（2）13～23支點(diǎn)中頻率均值為9.20 Hz。

7 結(jié)論

（1）設(shè)備的技術(shù)參數(shù)中動(dòng)載為0.16 kN，實(shí)測(cè)穩(wěn)定運(yùn)行動(dòng)載均值為0.21～0.25 kN，基本相符；但設(shè)備開關(guān)機(jī)時(shí)最大動(dòng)載均超過穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)動(dòng)載數(shù)倍之多，且關(guān)機(jī)時(shí)的瞬時(shí)動(dòng)載最大值達(dá)最高，實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將各支點(diǎn)的此力值作為動(dòng)載控制值，否則偏于不安全。

（2）技術(shù)參數(shù)中設(shè)備頻率為7.7～10.8 Hz，實(shí)測(cè)頻率為9.13～9.20 Hz，基本相符。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮鋼框架的自振周期，以免引起共振。

（3）各支點(diǎn)靜載實(shí)測(cè)平均值約4.66 kN，按設(shè)備技術(shù)參數(shù)算得平均每個(gè)支點(diǎn)約8.5 kN的靜載，此值差距較大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)過于保守。

（4）設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)處于兩端位置的支點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)動(dòng)載較大， 運(yùn)行時(shí)整體的曲線圖呈現(xiàn)出“波浪”形狀，關(guān)閉時(shí)整體的曲線圖呈現(xiàn)出字母“W”形狀，與啟動(dòng)時(shí)的最大動(dòng)載相比，也都呈現(xiàn)出兩頭動(dòng)載力值大的特點(diǎn)。

（5）此測(cè)試為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在測(cè)試中，可能由于地面及底盤架不平，環(huán)境溫度影響，支撐墊塊高度不齊，振動(dòng)設(shè)備架置方式等原因，會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果造成一定的影響，但是這種影響都在一定的允許誤差范圍內(nèi)。

[1]GB50009-2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]周明華.土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測(cè)(第二版)[M].南京：東南大學(xué)出版社，2010.

[3]周健斌,魏金霞,李國(guó)強(qiáng).交通動(dòng)荷載模擬試驗(yàn)成果分析[J].公路與汽運(yùn),2005（4）:32-34.

[4] 方合雪.運(yùn)營(yíng)橋梁檢測(cè)動(dòng)荷載試驗(yàn)應(yīng)用綜述[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2007（3）:132-134.

[5]陳磊磊,錢振東,韓曉林.梁在動(dòng)荷載作用下若干參數(shù)的測(cè)試技術(shù)研究[J].振動(dòng)與沖擊,2007（8）:150-153，177.