一种模拟船桥碰撞的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟船桥碰撞的试验装置，包括安装在底座的船首模型、目标桥墩和用于驱动船首模型撞击目标桥墩的动力装置，底座上安装有用于引导船首模型撞击目标桥墩的导向组件，还包括主梁、安装在底座上的下连接座和安装在底座上且分设于目标桥墩两侧的两个临近桥墩，目标桥墩的下端连接于下连接座上，主梁支承安装在目标桥墩和两个临近桥墩的上端。本发明专利技术的结构简单、使用方便、工作稳定可靠，能够准确模拟船桥碰撞的真实情况、获得真实准确的试验结果。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟船桥碰撞的试验装置
本专利技术涉及船桥碰撞
，具体涉及一种模拟船桥碰撞的试验装置。
技术介绍
在设计通航水域桥梁时，必须考虑受到船撞的问题，否则，可能导致桥梁结构在遭到船撞时被破坏甚至倒塌，造成巨大的经济损失、人员伤亡以及非常负面的社会影响。据统计，1960年至2007年，世界上有34座重要桥梁因船撞而倒塌，造成了346人死亡，因此，通过试验模拟船舶撞击桥墩探讨桥墩安全性能方面的缺陷是我们所关注的重点。船桥撞击试验是一种破坏性试验，若采用实尺模型，对试验装置和试验场地要求比较高，成本消耗巨大，不利于研究的开展，计算机仿真对船桥碰撞研究成本低、研究周期短，为研究桥墩的安全性能提供了方便。目前，模拟船舶撞击桥墩的试验装置主要有两种：（1）重物通过自由落体运动撞击被测桥墩，如落锤试验装置；（2）通过摆锤试验装置，重物绕一点旋转撞击被测试物。两种试验装置形式虽不同，但作用机理十分的相似，在试验中，撞击物往往采用刚度较大的质量块，碰撞接触面一般是平面或者是半球形曲面，无法模拟真实船舶撞击桥墩的过程，因为在真实船舶撞击桥墩的过程中，由于接触力的作用船舶的接触面会发生一定的变形；在试验过程中采用的碰撞物刚度往往很大，碰撞物视为刚体，没有变形，造成接触面的接触力比真实接触力大；这类试验装置无法模拟带有球艏船只的碰撞过程，在相同质量和相同速度的情况下，不同类型的船只碰撞桥墩，桥墩的破坏情况和损伤程度有很大的差异，特别是对于有球艏的和无球艏的船只，碰撞结构有较大的差异；更重要的一点是，在试验的过程中，现有的船桥碰撞试验装置没有考虑桥墩上部结构和下部结构对碰撞过程桥墩破坏的影响，不能真实的模拟桥墩所受的边界条件，并且在船桥碰撞实例中，并非全是船舶正面撞击桥墩中心，对于单墩双跨桥墩，其横向刚度远大于纵桥向刚度，船舶正面偏心撞击桥墩对桥墩的损伤可能会更大，目前的试验装置无法模拟该种碰撞情况，但这种情况真实存在。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、使用方便、工作稳定可靠、能够准确模拟船桥碰撞的真实情况、获得真实准确的试验结果的模拟船桥碰撞的试验装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种模拟船桥碰撞的试验装置，包括安装在底座的船首模型、目标桥墩和用于驱动船首模型撞击目标桥墩的动力装置，所述底座上安装有用于引导船首模型撞击目标桥墩的导向组件，还包括主梁、安装在底座上的下连接座和安装在底座上且分设于目标桥墩两侧的两个临近桥墩，所述目标桥墩的下端连接于下连接座上，所述主梁支承安装在目标桥墩和两个临近桥墩的上端。上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述试验装置还包括用于在重力方向上对目标桥墩施加压力的轴力补偿组件。上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述轴力补偿组件包括拉绳、定滑轮、弹性伸缩部件和伸缩式调力部件，所述定滑轮安装在下连接座上，所述拉绳的一端与目标桥墩的上端相连，另一端绕过定滑轮与伸缩式调力部件相连，所述弹性伸缩部件压设安装在伸缩式调力部件和下连接座之间并能通过伸缩式调力部件调节压缩量。上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述轴力补偿组件还包括用于检测拉绳拉力大小的传感器。上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述下连接座包括承台、安装在底座上的基座和安装在基座上的多个桩基，所述承台支承在多个桩基的上端，各桩基通过紧固件与承台固定连接或者直接嵌固在承台中，所述目标桥墩的下端通过紧固件与承台固接。上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述临近桥墩的顶部两侧安装有用于模拟真实桥梁对临近桥墩作用力的等效配重块。上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述主梁通过第一垫石支承在目标桥墩的上端；各临近桥墩的上端设有盖梁，所述主梁通过第二垫石支承在各临近桥墩的盖梁上。上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述导向组件包括导轨，所述导轨通过调节机构以可调节安装高度和导向路径的方式安装在底座上，所述船首模型设有滚轮并通过滚轮与导轨导向配合。上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述调节机构包括第一支座、第二支座、滑设在底座上的调节座以及将调节座固定的固定件，所述调节座设有若干组绕调节座上的固定轴线间隔布置的第一安装孔，所述第一支座通过紧固件安装在其中一组第一安装孔中，所述第二支座安装在底座上；所述第一支座和第二支座均设有若干沿竖直方向间隔布置的第二安装孔，所述第二支座的至少一组第二安装孔中通过紧固件安装有两根横梁，所述导轨的一端通过紧固件与第一支座的一组第二安装孔相连，所述导轨的另一端夹设在两根横梁之间。上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述动力装置包括高压气源、安装在底座上的炮管和与炮管滑动密封配合的活塞式推杆，所述高压气源与炮管相连并能驱使活塞式推杆伸出以推动船首模型沿导向组件向目标桥墩运动；所述活塞式推杆伸出至最大长度时，船首模型与目标桥墩和/或活塞式推杆之间具有间距。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术模拟船桥碰撞的试验装置可采用真实船首的缩尺模型，考虑了在碰撞过程中船首的结构构造变形对桥墩破坏程度的影响，能够真实的模拟船舶碰撞桥墩的过程，且充分考虑了桥墩的上部结构、下部结构和周边桥墩等边界条件在船桥撞击时对桥墩破坏形式的影响，使桥墩的受力与真实情况相同，进而能够得出更为真实准确的试验结果，为探究桥墩安全性能提供更为真实准确的数据。另外，本专利技术采用轴力补偿组件解决了由于重力加速度无法缩尺而造成的目标桥墩轴向力荷载不足这一难题。导向组件的导轨可调节安装高度和导向路径，可实现模拟船首模型从不同角度、不同位置和不同高度撞击目标桥墩，能够实现模拟实际可能存在的不同碰撞情况。该试验装置还具有结构简单、制作成本低、使用方便、工作稳定好的优点。附图说明图1为试验装置的立体结构示意图。图2为试验装置的主视结构示意图。图3为试验装置的侧视结构示意图。图4为拉绳与目标桥墩的连接结构示意图。图5为等效配重块安装在临近桥墩上的结构示意图。图6为导轨调整导向路径后的立体结构示意图。图7为导轨调整导向路径后的俯视结构示意图。图8为导轨调整导向路径后与第二支座相连的立体结构示意图。图例说明：1、船首模型；11、滚轮；2、目标桥墩；3、动力装置；31、高压气源；32、炮管；33、活塞式推杆；4、导向组件；41、导轨；42、第一支座；43、第二支座；431、横梁；44、调节座；401、第一安装孔；402、第二安装孔；5、主梁；6、下连接座；61、承台；62、基座；63、桩基；7、临近桥墩；8、轴力补偿组件；81、拉绳；82、定滑轮；83、弹性伸缩部件；84、伸缩式调力部件；85、传感器；86、预应力锚板；9、等效配重块；100、底座；201、第一垫石；202、盖梁。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1至图3所示，本实施例的模拟船桥碰撞的试验装置，包括底座100，底座100上安装有船首模型1、双柱式目标桥墩2、用于驱动船首模型1撞击目标桥墩2的动力装置3和用于引导船首模型1撞击目标桥墩2的导向组件4，进一步的，试验装置还包括主梁5、安装在底座100上的下连接座6和安装在底座100上的两个临近桥墩7，两个临近桥墩7分设于目标桥墩2两侧，目标桥墩2的下端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟船桥碰撞的试验装置，包括安装在底座（100）的船首模型（1）、目标桥墩（2）和用于驱动船首模型（1）撞击目标桥墩（2）的动力装置（3），其特征在于：所述底座（100）上安装有用于引导船首模型（1）撞击目标桥墩（2）的导向组件（4），还包括主梁（5）、安装在底座（100）上的下连接座（6）和安装在底座（100）上且分设于目标桥墩（2）两侧的两个临近桥墩（7），所述目标桥墩（2）的下端连接于下连接座（6）上，所述主梁（5）支承安装在目标桥墩（2）和两个临近桥墩（7）的上端。

【技术特征摘要】
1.一种模拟船桥碰撞的试验装置，包括安装在底座（100）的船首模型（1）、目标桥墩（2）和用于驱动船首模型（1）撞击目标桥墩（2）的动力装置（3），其特征在于：所述底座（100）上安装有用于引导船首模型（1）撞击目标桥墩（2）的导向组件（4），还包括主梁（5）、安装在底座（100）上的下连接座（6）和安装在底座（100）上且分设于目标桥墩（2）两侧的两个临近桥墩（7），所述目标桥墩（2）的下端连接于下连接座（6）上，所述主梁（5）支承安装在目标桥墩（2）和两个临近桥墩（7）的上端。2.根据权利要求1所述的模拟船桥碰撞的试验装置，其特征在于：所述试验装置还包括用于在重力方向上对目标桥墩（2）施加压力的轴力补偿组件（8）。3.根据权利要求2所述的模拟船桥碰撞的试验装置，其特征在于：所述轴力补偿组件（8）包括拉绳（81）、定滑轮（82）、弹性伸缩部件（83）和伸缩式调力部件（84），所述定滑轮（82）安装在下连接座（6）上，所述拉绳（81）的一端与目标桥墩（2）的上端相连，另一端绕过定滑轮（82）与伸缩式调力部件（84）相连，所述弹性伸缩部件（83）压设安装在伸缩式调力部件（84）和下连接座（6）之间并能通过伸缩式调力部件（84）调节压缩量。4.根据权利要求3所述的模拟船桥碰撞的试验装置，其特征在于：所述轴力补偿组件（8）还包括用于检测拉绳（81）拉力大小的传感器（85）。5.根据权利要求1所述的模拟船桥碰撞的试验装置，其特征在于：所述下连接座（6）包括承台（61）、安装在底座（100）上的基座（62）和安装在基座（62）上的多个桩基（63），所述承台（61）支承在多个桩基（63）的上端，各桩基（63）通过紧固件与承台（61）固定连接或者直接嵌固在承台（61）中，所述目标桥墩（2）的下端通过紧固件与承台（61）固接。6.根据权利要求1所述的模拟船桥碰撞的试验装置，其特征在于：所述临近桥墩（7）的顶部两侧安装有用于模拟真实桥梁对临近桥墩（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊伟，陈柏生，申东杰，孙洋，刘斌，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43