CN111999182A - 多循环加卸载下的防眩板抗变形量试验监测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道路交通设施试验技术领域，公开了多循环加卸载下的防眩板抗变形量试验监测装置及方法，该试验监测装置主要由试验箱、防眩板固定单元、荷载加载单元和抗变形量检测单元构成。本发明利用电液伺服线性作动器对防眩板进行多循环加卸载，模拟脉动风荷载对防眩板抗风性能的影响；利用微波雷达测量防眩板抗变形量相比投影检测法，提高了测试精度；在试验箱控制测试环境的的温度和湿度，使试验环境更贴近真实应用场景。

Description

多循环加卸载下的防眩板抗变形量试验监测装置及方法
技术领域
本发明属于道路交通设施试验技术领域，具体涉及多循环加卸载下的防眩板抗变形量试验监测装置及方法。
背景技术
高速公路用防眩板是为解决对向车灯眩光，安装在中央分隔带内的一种交通安全设施，中国是全世界使用防眩板最多的国家。防眩板的规格和种类很多。按成型工艺分，有玻璃钢模压成型、玻璃钢挤出成型、塑料滚塑成型、塑料吹塑成型、塑料注塑成型和塑料挤出成型等 ；从尺寸分布上看，高度从 700 ～ 1100 mm，宽度从 140 ～ 290 mm，厚度从 3～ 70 mm 等各种规格的都有；材料也有多种，如 SMC 玻璃钢、DMC 玻璃钢，高密度聚乙烯HDPE、聚氯乙烯PVC、树脂ABS 等。从外观上，常见的有普通直板、反S形、仿浮雕防眩板、公路景观防眩板等。
整体力学性能是高速公路用防眩板的关键性指标，其包括抗风荷载和抗变形量，关键是准确地测试出其真实值。现行的国家标准《防眩板》（GB/T24718-2009）对于防眩板受力后抗变形量的检测，是通过测量试验前后防眩板顶端至操作台平面的投影差（S1-S0），再用投影差除以防眩板的高度计算得出。
目前，在检测防眩板抗变形量时，主要采用以下试验方法：将防眩板底部固定在试验台上，板的中部用标准夹具加持，以标准夹具的中点为力学牵引点，用刚性连接介质通过定滑轮与力学试验机牵引***牢固连接，牵引点应与定滑轮下缘在同一直线上，且牵引方向应垂直于防眩板面。标记出板上端到操作台平面的投影 S0，启动试验机，以15mm/min的速度进行牵引，当牵引负荷达到相应规格的抗风荷载时，停止牵引，卸掉施加负荷，使防眩板自由弹性恢复，5min后作板上端到操作台平面的投影，标记为S1，则防眩板抗变形量 R可用下式表示为：
R＝(S1 -S0)/H
式中：R-----防眩板抗变形量，单位为毫米每米(mm/m)
S1 -S0 -----终了投影点S1相对于初始投影点S0的位移，单位为毫米(mm)
H-----防眩板板高，单位为米(m)。
上述防眩板抗变形量检测方法，由于投影检测方法粗糙，人为误差和工具误差导致防眩板抗变形量检测精度低；其次，对防眩板抗变形测量时，无法模拟脉动风荷载对公路防眩板结构抗风性能的影响，结果会高估防眩板的抗风性能；同时防眩板所处于试验室内的 温湿度环境不宜精确控制。
专利号为201921105123.6 的一种防眩板抗变形量检测装置，其特征在于，包括支撑防眩板的支撑单元、使防眩板产生形变的形变单元以及检测防眩板抗变形量的检测单元；所述支撑单元包括试验台（4），所述试验台（4）固定安装于地面，所述试验台（4）的顶部设有垂直于试验台的防眩板（5）；所述检测单元包括竖尺（9）、横尺（10）和固定柱（12）；所述固定柱（12）通过尺座（13）固定于试验台（4）上；竖尺（9）设于固定柱（12）的侧面，并与固定柱（12）同时垂直固定在试验台（4）；横尺设于固定柱（12）上，垂直于竖尺长度方向，横尺（10）设置于防眩板（5）正上方。该专利利用由横尺和竖尺测量读数，也需人工人为的操作横尺和竖尺；其次，该专利通过电子拉力机单向牵引被测样品，无法模仿脉动风荷载对防眩板影响。
发明内容
本发明为了解决现有的防眩板抗变形量检测方法存在的如下问题，一是人为误差和工具误差导致防眩板抗变形量检测精度低；二是对防眩板抗变形测量时，无法模拟脉动风荷载对公路防眩板结构抗风性能的影响，结果会高估防眩板的抗风性能；三是防眩板所处于试验室内的温湿度环境不宜精确控制。本发明提供一种多循环加卸载下的防眩板抗变形量试验监测装置及方法，可有效解决上述问题。
多循环加卸载下的防眩板抗变形量试验监测装置，其特征在于，包括试验箱、防眩板固定单元、荷载加载单元和抗变形量检测单元；防眩板固定单元、荷载加载单元和抗变形量检测单元均安装在试验箱内，所述防眩板固定单元包括试验台1，试验台固定安装于地面，试验台上固定安装垂直设置的防眩板11；所述荷载加载单元包括标准夹具2、电液伺服线性作动器3、电液伺服加载试验控制***和试验墙4，电液伺服加载试验控制***与电液伺服线性作动器集成连接，并安装于试验墙上，标准夹具夹持于防眩板的中部位置，标准夹具经一条牵引线5与电液伺服线性作动器3连接，所述牵引线对标准夹具2的牵引点与电液伺服线性作动器3处于同一水平直线上，牵引线拉动标准夹具的牵引力方向垂直于防眩板的板面；
所述抗变形量检测单元包括可升降三脚架6、微波雷达7、无线数据采集装置和操作终端，所述可升降三脚架6固定于地面，可升降三脚架顶部固定安装微波雷达，微波雷达发射的微波方向与所述防眩板方向垂直，微波雷达的信号输出端与无线数据采集装置的输入端连接，所述无线数据采集装置的输出端与操作终端通过无线连接。
在本发明中，所述试验箱底部固定安装在地面上，试验箱内安装有温度传感器和湿度传感器。
在本发明中，所述试验台的底部通过第一地脚螺栓固定安装于地面。
在本发明中，所述试验箱底部通过第二地脚螺栓固定安装于地面。
本发明还提供利用多循环加卸载下的防眩板抗变形量检测方法，包括如下步骤：
步骤一：将防眩板放置于试验箱内，调节好试验箱内的温度和湿度，保证试验条件处于规定的要求；
步骤二：在试验台的顶部固定安装垂直设置的待检测的防眩板；在待检测的防眩板的中部固定夹持标准夹具，电液伺服线性作动器的一端通过牵引线与标准夹具连接，电液伺服线性作动器的另一端固定到试验墙上，所述电液伺服线性作动器产生的拉力方向垂直于所述防眩板的板面；
步骤三：调整微波雷达的俯仰角度，进而调节微波雷达发射的微波的俯仰角度，使微波雷达对准防眩板测试点部位；
步骤四：在防眩板的顶面测试点部位处粘贴金属薄片；
步骤五：在没有启动电液伺服线性作动器的情况下，保持防眩板处于不受力状态；此时使微波雷达开机进行测量并读取读数，记为Z0；
步骤六：启动电液伺服加载试验控制***，电液伺服线性作动器首先以15mm/min的速度拉动所述标准夹具，当牵引负荷达到本次试验所需的抗风荷载时停止牵引，然后以30mm/min的速度卸掉施加于所述标准夹具的牵引负荷，稳定1min使防眩板自由弹性恢复。上述过程作为一个加卸载循环，在连续施加10个加卸载循环后，使防眩板自由弹性恢复5min，然后微波雷达测量测试点数据，记为Z1；
步骤七：根据下式得到防眩板抗变形量：
R＝(Z1-Z0 )/H，式中：R为防眩板抗变形量，单位为mm/m，Z1-Z0为防眩板上测试点的位移，单位为mm；H为防眩板板高，单位为m。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
一、本发明采用微波雷达测量防眩板抗变形量，采用非接触方式，相比投影检测法，能有效避免了测试中的人为干扰误差，提高防眩板抗变形量检测精度；其次对防眩板测试点位移可高频采集位移变化，能实时监测防眩板位移变化值，动态监测频率高，方便直观；
二、本发明采用试验箱，并在试验箱内安装有温度传感器和湿度传感器，可保证防眩板抗变形量试验处于标准的温度和湿度环境下；
三、本发明利用电液伺服线性作动器对防眩板进行多循环加卸载，模拟脉动风荷载对防眩板抗风性能的影响，相比较规范标准的加载方式，电液伺服线性作动器能直接模拟脉动风荷载对防眩板抗风性能的影响。
附图说明
图1为防眩板抗变形量检测原理图；
图2为本发明提供的多循环加卸载下的防眩板抗变形量试验监测装置的结构示意图；
图3为防眩板顶部测试点金属薄片的侧视图；
图4为防眩板顶部测试点金属薄片的正视图；
图5为防眩板抗变形量多循环加卸载模式图；
附图标记为：1为试验台、2为标准夹具、3为电液伺服线性作动器、4为试验墙、5为牵引线、6为可升降的三脚架、7为微波雷达、8为试验箱、9为温度传感器、10为湿度传感器、11为防眩板、12为金属薄片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造型劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
结合附图，本发明的多循环加卸载下的防眩板抗变形量试验监测装置，其特征在于，包括试验箱、防眩板固定单元、荷载加载单元和抗变形量检测单元；防眩板固定单元、荷载加载单元和抗变形量检测单元均安装在试验箱内，试验箱的底部通过第二地脚螺栓固定安装于地面。所述防眩板固定单元包括试验台1，试验台的底部通过第一地脚螺栓固定安装于地面，试验台上固定安装垂直设置的防眩板11。所述荷载加载单元包括标准夹具2、电液伺服线性作动器3、电液伺服加载试验控制***和试验墙4。荷载加载单元用于向防眩板施加多循环加卸载即模拟脉动风荷载。电液伺服加载试验控制***与电液伺服线性作动器集成连接，并安装于试验墙上。标准夹具夹持于防眩板的中部位置，标准夹具经一条牵引线5与电液伺服线性作动器3连接，牵引线5对标准夹具2的牵引点与电液伺服线性作动器3处于同一水平直线上，牵引线拉动标准夹具的牵引力方向垂直于防眩板的板面。所述抗变形量检测单元包括可升降三脚架6、微波雷达7、无线数据采集装置和操作终端，所述可升降三脚架6固定于地面，可升降三脚架顶部固定安装微波雷达，微波雷达发射的微波方向与防眩板方向垂直，微波雷达的信号输出端与无线数据采集装置的输入端连接，所述无线数据采集装置的输出端与操作终端通过无线连接。该操作终端可以为手机或平板电脑或台式电脑。在试验箱内部的顶部安装有温度传感器9和湿度传感器10，在试验箱内模拟试验温度和湿度，保证防眩板抗变形量试验处于标准的温度和湿度环境下。
多循环加卸载下的防眩板抗变形量检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将防眩板放置于试验箱内，调节好试验箱内的温度和湿度，保证试验条件处于规定的要求；
步骤二：在试验台的顶部固定安装垂直设置的待检测的防眩板；在待检测的防眩板的中部固定夹持标准夹具，电液伺服线性作动器的一端通过牵引线与标准夹具连接，电液伺服线性作动器的另一端固定到试验墙上，所述电液伺服线性作动器产生的拉力方向垂直于所述防眩板的板面；
步骤三：调整微波雷达的俯仰角度，进而调节微波雷达发射的微波的俯仰角度，使微波雷达对准防眩板测试点部位；
步骤四：在防眩板的顶面测试点部位处粘贴金属薄片；
步骤五：在没有启动电液伺服线性作动器的情况下，保持防眩板处于不受力状态；此时使微波雷达开机进行测量并读取读数，记为Z0；
步骤六：启动电液伺服加载试验控制***，电液伺服线性作动器首先以15mm/min的速度拉动所述标准夹具，当牵引负荷达到本次试验所需的抗风荷载时停止牵引，然后以30mm/min的速度卸掉施加于所述标准夹具的牵引负荷，稳定1min使防眩板自由弹性恢复。上述过程作为一个加卸载循环，在连续施加10个加卸载循环后，使防眩板自由弹性恢复5min，然后微波雷达测量测试点数据，记为Z1；试验时，抗风荷载F应 不 小 于 C与S的乘积，其中C为抗风荷载常数，取值为1647.5N/m2，S为该规格防眩板的有效承风面积。抗变形量R≤10 mm/m
步骤七：根据下式得到防眩板抗变形量：
R＝(Z1-Z0 )/H，式中：R为防眩板抗变形量，单位为mm/m，Z1-Z0为防眩板上测试点的位移，单位为mm；H为防眩板板高，单位为m。

Claims (6)

1.多循环加卸载下的防眩板抗变形量试验监测装置，其特征在于，包括试验箱、防眩板固定单元、荷载加载单元和抗变形量检测单元；防眩板固定单元、荷载加载单元和抗变形量检测单元均安装在试验箱内，所述防眩板固定单元包括试验台（1），试验台固定安装于地面，试验台上固定安装垂直设置的防眩板（11）；所述荷载加载单元包括标准夹具（2）、电液伺服线性作动器（3）、电液伺服加载试验控制***和试验墙（4），电液伺服加载试验控制***与电液伺服线性作动器集成连接，并安装于试验墙上，标准夹具夹持于防眩板的中部位置，标准夹具经一条牵引线（5）与电液伺服线性作动器（3）连接，所述牵引线对标准夹具（2）的牵引点与电液伺服线性作动器（3）处于同一水平直线上，牵引线拉动标准夹具的牵引力方向垂直于防眩板的板面；
所述抗变形量检测单元包括可升降三脚架（6）、微波雷达（7）、无线数据采集装置和操作终端，所述可升降三脚架（6）固定于地面，可升降三脚架顶部固定安装微波雷达，微波雷达发射的微波方向与所述防眩板方向垂直，微波雷达的信号输出端与无线数据采集装置的输入端连接，所述无线数据采集装置的输出端与操作终端通过无线连接。
2.根据权利要求1所述的多循环加卸载下的防眩板抗变形量试验监测装置，其特征在于，所述试验箱底部固定安装在地面上，试验箱内安装有温度传感器和湿度传感器。
3.根据权利要求2所述的多循环加卸载下的防眩板抗变形量试验监测装置，其特征在于，所述试验箱底部通过第二地脚螺栓固定安装于地面。
4.根据权利要求1所述的多循环加卸载下的防眩板抗变形量试验监测装置，其特征在于，所述试验台的底部通过第一地脚螺栓固定安装于地面。
5.一种利用多循环加卸载下的防眩板抗变形量检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将防眩板放置于试验箱内，调节好试验箱内的温度和湿度，保证试验条件处于规定的要求；
步骤二：在试验台的顶部固定安装垂直设置的待检测的防眩板；在待检测的防眩板的中部固定夹持标准夹具，电液伺服线性作动器的一端通过牵引线与标准夹具连接，电液伺服线性作动器的另一端固定到试验墙上，所述电液伺服线性作动器产生的拉力方向垂直于所述防眩板的板面；
步骤三：调整微波雷达的俯仰角度，进而调节微波雷达发射的微波的俯仰角度，使微波雷达对准防眩板测试点部位；
步骤四：在防眩板的顶面测试点部位处粘贴金属薄片；
步骤五：在没有启动电液伺服线性作动器的情况下，保持防眩板处于不受力状态；此时使微波雷达开机进行测量并读取读数，记为Z0；
步骤六：启动电液伺服加载试验控制***，电液伺服线性作动器首先以15mm/min的速度拉动所述标准夹具，当牵引负荷达到本次试验所需的抗风荷载时停止牵引，然后以30mm/min的速度卸掉施加于所述标准夹具的牵引负荷，稳定1min使防眩板自由弹性恢复。
6.上述过程作为一个加卸载循环，在连续施加10个加卸载循环后，使防眩板自由弹性恢复5min，然后微波雷达测量测试点数据，记为Z1；
步骤七：根据下式得到防眩板抗变形量：
R＝(Z1-Z0 )/H ，式中：R为防眩板抗变形量，单位为mm/m，Z1-Z0为防眩板上测试点的位移，单位为mm；H为防眩板板高，单位为m。
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