一种兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置，包括桥梁节段模型静态试验装置和桥梁节段模型动态试验装置；本发明专利技术为一种兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置，这里的“兼具”指的是在原静态试验装置的基础上经简单改造即可用于动态试验。相较于传统的节段模型风洞试验装置对于静态试验和动态试验通常是分开的两套装置来说，本发明专利技术的试验装置将会极大地节约试验成本，提高试验效率。高试验效率。高试验效率。

【技术实现步骤摘要】
一种兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置


[0001]本专利技术涉及桥梁节段模型试验
，尤其涉及一种兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着近海跨海大桥的兴建，涌现出了一大批大跨度甚至超大跨度的桥梁。桥梁跨度的增加必然意味着结构刚度及阻尼的下降，导致这类结构对风的作用更为敏感。且跨海大桥所处的环境通常面临恶劣的风、浪海况，致使桥梁结构的受力更为不利。实际风、浪环境中，来流风向在水平向与桥梁之间会存在明显的非正交现象，即存在风偏角；来流风向在竖向与桥梁之间也会存在明显的非正交现象，即存在风攻角；波浪传播方向与桥跨方向也会存在明显的非正交现象，即存在不同的波浪入射角。
[0003]现有的桥梁节段模型风洞试验装置通常置于风洞洞壁外，可以减小装置的存在对试验风场的影响，也可以实现不同风攻角下的测试，但无法实现节段模型在不同风偏角下的测试。且传统的节段模型风洞试验装置对于静态试验和动态试验通常是分开的两套装置，增加了试验成本。在兼具风洞与水槽的联合实验室中进行节段模型静态试验和动态试验时，需要保证测力设备及弹簧系统与风场的隔离，并考虑试验装置的存在对下部的波浪场的干扰应尽可能小。为使试验设计更加符合实际情况并保证试验结果的准确性，相应的试验装置还有待进一步设计、优化。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置，以解决现有技术的不足。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置，包括可转动固定在风洞实验室底板上的底部转盘，底部转盘开设有多个放射状的转盘开槽，并通过底部转盘螺栓连接有两个对称设置的E形钢板，E形钢板上焊接有矩形钢板连接件，矩形钢板连接件上预留有螺栓孔；每个矩形钢板连接件上方设有四个支架竖杆，四个支架竖杆底部焊接有支架底座，支架底座通过支架螺栓与矩形钢板连接件连接；两个支架竖杆之间设有上横梁和下横梁，上横梁和下横梁上分别安装有两个可滑动耳型套筒，耳型套筒通过套筒螺栓固定，耳型套筒上预留有螺杆孔，耳型套筒的螺杆孔设有螺杆，四根螺杆沿单侧支架上的四个螺杆孔水平伸向节段模型的一端，并在靠近节段模型端部的位置通过静态端板上的四个螺栓孔固定静态端板。螺杆与耳型套筒连接处通过两个套筒螺帽夹紧固定，且螺杆另一端通过两个端板螺帽连接有静态端板；两个支架竖杆之间设有中横梁，中横梁上焊接有旋转底座，旋转底座上预留半圆形凹槽，旋转底座正上方为旋转盖帽，旋转盖帽与旋转底座间通过二者两侧的预留螺栓孔用盖帽螺栓连接固定，旋转盖帽下方预留半圆形凹槽；中横梁上旋转底座的两侧一定距离处对称焊接有两个预留有圆端形开孔的下矩形钢片，带有刻度的旋转刻度盘下方对称焊接有两个预留有圆端
形开孔的上矩形钢片，且与前述的下矩形钢片通过矩形钢片螺栓连接固定，且可以实现旋转刻度盘位置的微调；旋转刻度盘两侧呈扇形对称布置，两侧分别对称预留圆弧形开槽，且中间预留有U形凹槽；带旋转把手的节段模型风攻角旋转套件包括端部的旋转法兰盘及接近中部的风攻角固定件。风攻角固定件整体呈长条状，且两侧分别预留有螺栓孔，攻角螺栓将穿过此螺栓孔与旋转刻度盘上的圆弧形开槽，用于固定住调节风攻角后的节段模型。风攻角旋转套件上的圆钢管穿过上述U形凹槽及旋转盖帽与旋转底座间的圆形孔；单个测力天平呈圆柱状，两个平面分别称为连接面和测力面。连接面通过连接螺栓与连接法兰盘固定，测力面通过测力螺栓与测力法兰盘固定。连接法兰盘通过旋转螺栓与旋转法兰盘固定，测力法兰盘通过模型螺栓与模型法兰盘固定；模型法兰盘焊接在沿节段模型通长的钢管两端。且上述的静态端板预留有比上述钢管直径稍大的端板开槽；静态端板上预留若干螺栓孔，通过端板螺栓固定套在测力天平及其附近连接件外围的天平套筒的底座；将风攻角旋转套件、测力天平及静态端板去掉后，在节段模型两端贴合固定比静态试验用静态端板尺寸更小的动态端板；模型法兰盘通过悬挂螺栓连接弹簧悬挂件，单侧弹簧悬挂件悬挂在单侧支架上的四根弹簧上，弹簧悬挂在螺杆上。动态试验用的弹簧外围套上由透明亚克力板制作的圆筒，圆筒上下开孔分别固定在螺杆及悬挂件上。
[0006]进一步地，所述底部转盘中心部位设有刚度很大并可以旋转的转轴，转轴固定在实验室的底板上，可以保证底部转盘的自由旋转及锁定，并保证整个底部转盘平面与实验室底板保持平行,多个底部转盘开槽沿底部转盘中心每隔30
°
均匀设置,底部转盘开槽里可以固定底部转盘螺栓，可以实现不同风偏角下的试验，当该试验装置用于兼具风洞与水槽的联合实验室中使用时，可以实现不同波浪入射角下的测试。
[0007]进一步地，所述支架竖杆优先采用圆钢管制作，当该试验装置用于兼具风洞与水槽的联合实验室中使用时，可以有效减小支架的存在对下部波浪场的干扰。
[0008]进一步地，所述天平套筒为透明亚克力板制作的圆筒形或八边形的并带有底座的套筒，天平套筒制作时分成对称的两部分方便安装，且套筒底座上开有螺栓孔，可以将套筒固定在节段模型两头的静态端板上。天平套筒的直径宜为连接法兰盘或测力法兰盘最大尺寸的1.5倍左右，使得节段模型静态试验时，测力天平与风场隔离，保证测试结果的准确性。
[0009]进一步地，所述E形钢板由整块矩形钢板切割而成或者小块钢板焊接而成，单块E形钢板与底部转盘开槽连接处均预留有长条形孔，方便调节两侧对称支架的相对位置，进而实现该试验装置可以适用于多种长度的桥梁节段模型。
[0010]进一步地，所述螺杆可以换成其它长度，保证该试验装置可以适用于多种长度的桥梁节段模型。
[0011]进一步地，所述节段模型风攻角旋转套件包括端部的旋转法兰盘、旋转把手及接近中部的风攻角固定件，旋转把手宜采用圆钢管制作，旋转法兰盘与风攻角固定件之间采用圆钢管连接，且该圆钢管穿过旋转刻度盘上的U形凹槽及旋转盖帽与旋转底座间的圆形孔，可以实现节段模型在不同风攻角下的测试，旋转盖帽配置有锁紧螺栓，以起到加强固定风攻角旋转套件的作用。
[0012]进一步地，所述耳型套筒可沿上横梁及下横梁滑动，在滑动位置确定后，可通过套筒螺栓固定，可以保证该试验装置在静态试验时适用于不同尺寸的端板及不同宽度的节段模型，在动态试验时方便调节弹簧沿节段模型横桥向的间距，进而调节模型的振动频率，耳
型套筒可搭配长条形带孔钢片使用，用于增大或减小螺杆与弹簧悬挂件之间的距离，进而可以保证该试验装置适用于不同长度的弹簧，方便调节系统的振动频率。
[0013]进一步地，所述静态端板和动态端板均采用预先在端板上预留开槽的方式，待端板通过开槽穿过连接节段模型两头的钢管后，再将预先切掉的开槽部分补装上去用胶带固定。
[0014]进一步地，所述中横梁可以设计为两端非焊接式，而采用在支架竖杆上安装可滑动扣件的方式，该扣件上带有水平托盘，用于托住中横梁，且扣件本身带有松紧螺栓。当需要调节节段模型距离底部转盘的高度时，只需拧松松紧螺栓后，调整扣件沿支架竖杆的高度，进而调节中横梁的高度，达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置，其特征在于，包括可转动固定在风洞实验室底板上的底部转盘(1)，底部转盘(1)开设有多个放射状的转盘开槽(40)，并通过底部转盘螺栓(3)连接有两个对称设置的E形钢板(2)，E形钢板(2)上焊接有矩形钢板连接件(4)，每个矩形钢板连接件(4)上方设有四个支架竖杆(7)，四个支架竖杆(7)底部焊接有支架底座(5)，支架底座(5)通过支架螺栓(6)与矩形钢板连接件(4)连接；两个支架竖杆(7)之间设有上横梁(37)和下横梁(36)，上横梁(37)和下横梁(36)上分别安装有两个可滑动耳型套筒(8)，耳型套筒(8)通过套筒螺栓(9)固定，耳型套筒(8)上预留有螺杆孔，耳型套筒(8)的螺杆孔设有螺杆(12)，螺杆(12)与耳型套筒(8)连接处通过两个套筒螺帽(11)夹紧固定，且螺杆(12)另一端通过两个端板螺帽(10)连接有静态端板(13)；两个支架竖杆(7)之间设有中横梁(16)，中横梁(16)上焊接有旋转底座(35)，旋转底座(35)上预留半圆形凹槽，旋转底座(35)正上方为旋转盖帽(18)，旋转盖帽(18)与旋转底座(35)间通过二者两侧的预留螺栓孔用盖帽螺栓(17)连接固定，旋转盖帽(18)下方预留半圆形凹槽；中横梁(16)上旋转底座(35)的两侧一定距离处对称焊接有两个预留有圆端形开孔的下矩形钢片(22)，带有刻度的旋转刻度盘(20)下方对称焊接有两个预留有圆端形开孔的上矩形钢片(21)，且与下矩形钢片(22)通过矩形钢片螺栓(23)连接固定，以实现旋转刻度盘(20)位置的微调；旋转刻度盘(20)两侧呈扇形对称布置，两侧分别对称预留圆弧形开槽，且中间预留有U形凹槽；带旋转把手(26)的节段模型风攻角旋转套件包括端部的旋转法兰盘(28)及接近中部的风攻角固定件(24)；风攻角固定件(24)整体呈长条状，且两侧分别预留有螺栓孔，攻角螺栓(25)将穿过此螺栓孔与旋转刻度盘(20)上的圆弧形开槽，用于固定住调节风攻角后的节段模型(34)；风攻角旋转套件上的圆钢管穿过上述U形凹槽及旋转盖帽(18)与旋转底座(35)间的圆形孔；单个测力天平(33)呈圆柱状，两个平面分别称为连接面和测力面，连接面通过连接螺栓(31)与连接法兰盘(30)固定，测力面通过测力螺栓(32)与测力法兰盘(27)固定，连接法兰盘(30)通过旋转螺栓(38)与旋转法兰盘(28)固定，测力法兰盘(27)通过模型螺栓(39)与模型法兰盘(29)固定；模型法兰盘(29)焊接在沿节段模型通长的钢管两端，且上述的静态端板(13)预留有比上述钢管直径稍大的端板开槽(41)；静态端板(13)上预留若干螺栓孔，通过端板螺栓(14)固定套在测力天平及其附近连接件外围的天平套筒(15)的底座；将风攻角旋转套件、测力天平(33)及静态端板(13)去掉后，在节段模型(34)两端贴合固定比静态试验用静态端板(13)尺寸更小的动态端板(44)；模型法兰盘(29)通过悬挂螺栓(46)连接弹簧悬挂件(43)，单侧弹簧悬挂件(43)悬挂在单侧支架上的四根弹簧(42)上，弹簧悬挂在螺杆(12)上；动态试验用的弹簧(42)外围套上由透明亚克力板制作的圆筒(45)，圆筒(45)上下开孔分别固定在螺杆(12)及悬挂件(43)上。2.根据权利要求1所述的兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置，其特征在于：所述底部转盘(1)中心部位设有刚度很大并可以旋转的转轴，转轴固定在实验室的底板上，可以保证底部转...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷瑞涛，祝兵，田源，杨志莹，杨镇宇，黄博，郭晨，崔圣爱，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：