一种装配式大跨斜拉桥动力试验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种装配式大跨斜拉桥动力试验系统，包括装配式主梁、若干斜拉索以及装配式桥塔，装配式主梁通过若干斜拉索悬吊于装配式桥塔上形成空间受力系统；装配式主梁由若干主梁装配模块啮合形成，并通过横向和纵向预应力索连接成整体，质量调节系统对称设置于装配式主梁两侧；装配式桥塔的竖直立柱由固定部分和若干立柱装配模块以榫卯形式连接。本发明专利技术通过改变主梁装配模块数量、质量调节系统质量、预应力索索力，实现主梁长度、宽度、重量和刚度的调节；通过改变立柱装配模块数量，实现桥塔高度和刚度的调节；能够对不同跨度、不同高度、不同形式大跨斜拉桥动力特性的准确模拟。不同形式大跨斜拉桥动力特性的准确模拟。不同形式大跨斜拉桥动力特性的准确模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种装配式大跨斜拉桥动力试验系统
[0001]

[0002]本专利技术涉及一种装配式大跨斜拉桥动力试验系统，属于桥梁试验装置。

技术介绍

[0003]斜拉桥由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合形成的结构体系，具有重量轻、用料省、跨越能力强等优点，已成为大跨桥梁的主要形式。自1955年在瑞典建成主跨182.6米的新斯物罗姆海峡钢斜拉桥以来，斜拉桥在世界各地不断涌现，跨度也不断刷新。2012年完工的世界最大跨度斜拉桥——俄罗斯岛大桥，主跨达到1104米。得益于材料科学和建造技术的发展，斜拉桥正不断向超长、超柔方向发展。
[0004]大跨斜拉桥具有重量轻、刚度低等显著特点，对风荷载、地震、车辆荷载、水流等动力荷载非常敏感。因此，准确掌握大跨斜拉桥的动力特性是进行结构抗风、抗震设计并保证安全性、适用性、耐久性的重要环节。获取斜拉桥动力特性的方法主要有理论分析、数值模拟和模型试验三种。由于大跨斜拉桥传力机制和几何构造异常复杂，理论分析需要进行大幅简化，结果的准确性难以保证。数值模拟需要引入大量假定，分析结果的可靠性依赖于结构特征参数的准确输入和边界条件的合理设置。模型试验根据结构设计参数或实际结构制作小比例或等比例试验装置，然后在试验装置上进行的试验，获得大跨斜拉桥的动力特性。相比于理论分析和数值模拟，模型试验有更高的准确性和易操作性，是进行大跨斜拉桥动力特征分析的重要手段。
[0005]已有学者针对不同的试验目的设计了多种斜拉桥试验装置。石家庄铁道大学杜彦良等设计了一种适用于损伤识别的独塔斜拉桥模型试验系统，由独塔斜拉桥试验模型、杠杆加载系统及索力测试系统共同构成，独塔斜拉桥试验模型包括装配在一起的主梁、主塔斜拉索、支座、基座和支撑立柱。中南大学朱志辉等设计了一种铁路斜拉桥试验模型，包括铁路斜拉桥体、桥体刚性连接件、铺设于铁路斜拉桥体上用于试验车运行的钢轨，铁路斜拉桥体先分段制作，然后通过桥体刚性连接件拼装组合而成。中南大学颜东煌等设计了一种试验用斜拉桥及安装方法，包括水平设置的主梁、竖直设置的剪力墙和多根斜拉索，多根斜拉索的两端分别与主梁和剪力墙锚固连接。
[0006]综上看，已有斜拉桥试验装置的跨度、质量、刚度、塔高等决定结构动力特性的关键参数固定，无法根据不同斜拉桥的结构参数进行调整。然而，为了满足通行和安全的需要，实际工程中大跨斜拉桥的跨度、高度等结构参数千变万化，重新设计斜拉桥试验装置存在造价高、周期长等弊病。因此，非常有必要设计一种能够根据大跨斜拉桥跨度、质量、刚度、塔高等结构参数变化而灵活调整的动力试验装置，以满足不同大跨斜拉桥动力特性试验的需要。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种装配式大跨斜拉桥动力试验系统，适应性强、安装拆卸方便且可重复利用，应用范围广。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种装配式大跨斜拉桥动力试验系统，包括装配式主梁、若干斜拉索以及装配式桥塔，装配式主梁通过若干斜拉索悬吊于装配式桥塔上；前述装配式主梁的长度、宽度、刚度以及质量均可调节；前述装配式桥塔的刚度以及高度均可调节；作为本专利技术的进一步优选，所述装配式主梁包括若干分主梁，设定沿着分主梁长边方向的为端部，沿着分主梁短边方向的为两侧；若干分主梁并列贴合排布形成一体的装配式主梁，且若干分主梁的端部平齐；分主梁的两端通过纵向锚固装置压紧；装配式主梁的两侧通过横向锚固装置压紧；在装配式主梁两侧的侧挡板上还配置若干质量调节系统；作为本专利技术的进一步优选，所述分主梁包括第一箱形端模块、箱形标准模块、第二箱形端模块以及抗剪板，所述箱形标准模块包括若干，第一箱形端模块与第二箱形端模块之间插设若干箱形标准模块，且第一箱形端模块与相邻的箱形标准模块之间、相邻的箱形标准模块之间、第二箱形端模块与箱形标准模块之间的间隙通过抗剪板填充；作为本专利技术的进一步优选，定义第一箱形端模块与箱形标准模块拼接的端部为前端，第一箱形模块前端的四个侧壁延伸形成四个矩形凹齿；定义箱形标准模块与第一箱形端模块拼接的端部为后端，则另一端为前端，箱形标准模块前端的四个侧壁延伸形成四个矩形凹齿，箱形标准模块后端的四个侧壁延伸形成四个矩形凸齿；定义第二箱形端模块与箱形标准模块拼接的端部为后端，则另一端为前端，第二箱形端模块后端的四个侧壁延伸形成四个矩形凸齿；前述的矩形凸齿与矩形凹齿匹配；定义每个第一箱形端模块、箱形标准模块以及第二箱形端模块拼接后朝向地面的侧面为底面，朝向天空的侧面为顶面，其余两个面即为侧面，在每个第一箱形端模块、箱形标准模块以及第二箱形端模块的顶面均开设两个斜拉索孔，且两个斜拉索孔分别靠近对应侧边，在每个第一箱形端模块、箱形标准模块以及第二箱形端模块的侧面中心分别开设横向预应力索孔；第一箱形端模块的矩形凹齿与箱形标准模块的矩形凸齿之间、箱形标准模块的矩形凹齿与标准箱形模块的矩形凸齿之间、箱形标准模块的矩形凹齿与第二箱形模块的矩形凸齿之间形成缝隙，抗剪板横向穿过各分主梁的缝隙并将所有分主梁连接形成整体；作为本专利技术的进一步优选，所述纵向锚固装置包括若干纵向预应力索以及端挡板，若干纵向预应力索沿着长边方向穿设分主梁，且纵向预应力索的两端通过锚头锚固在对应的端挡板上；所述横向锚固装置包括若干横向预应力索以及侧挡板，若干横向预应力索沿着短边方向穿设分主梁的横向预应力索孔，且横向预应力索的两端通过锚头锚固在对应的侧挡
板上；在锚头内安装索力传感器。作为本专利技术的进一步优选，所述质量调节系统包括金属箱体，金属箱体开口端未封闭，在金属箱体内盛装铁砂；金属箱体的侧壁固定在侧挡板上；作为本专利技术的进一步优选，所述装配式桥塔包括两根竖直立柱、桥塔基座、水平上横梁以及水平下横梁，两根竖直立柱的底端通过连接板固定连接，连接板通过桥塔螺栓固定在主塔基座上；在两根竖直立柱之间连接水平上横梁以及水平下横梁，且水平上横梁以及水平下横梁平行连接板设置，水平下横梁位于水平上横梁的下方；在水平下横梁的表面固定若干橡胶支座，装配式主梁架设在橡胶支座上；作为本专利技术的进一步优选，所述竖直立柱包括固定部分和可装配部分，固定部分固定在连接板上，可装配部分拼接在固定部分顶部；所述的可装配部分包括若干立柱装配模块，且每个立柱装配模块的底部设置卯，顶部设置榫，在固定部分的顶部设置榫，相邻的立柱装配模块之间通过榫卯匹配固接，固定部分与相邻的立柱装配模块之间同样通过榫卯匹配固接；在固定部分和榫对称的两个侧面中心分别开设螺孔，卯对称的两个侧面中心开设贯通的螺孔；作为本专利技术的进一步优选，斜拉索的两端分别布设相同的端部结构，定义斜拉索靠近地面的端部为下端，则另一端为上端；端部结构包括夹片组和螺杆，两个夹片贴合形成夹片组，且两个夹片通过夹片螺栓紧实；螺杆的一端设有圆环，斜拉索的每端顺次穿设夹片组以及圆环后再次穿设夹片组形成固定；斜拉索上端螺杆的另一端旋入竖直立柱上开设的螺孔内与竖直立柱连接，斜拉索下端螺杆的另一端顺次穿设上螺母、上垫片、分主梁的斜拉索孔、下垫片以及下螺母与分主梁连接；作为本专利技术的进一步优选，所述端挡板的高度与装配式主梁高度相等，端挡板的长度与若干分主梁平齐后端部长度之和相等；所述侧挡板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装配式大跨斜拉桥动力试验系统，其特征在于：包括装配式主梁（1）、若干斜拉索（2）以及装配式桥塔（3），装配式主梁（1）通过若干斜拉索（2）悬吊于装配式桥塔（3）上；前述装配式主梁（1）的长度、宽度、刚度以及质量均可调节；前述装配式桥塔（3）的刚度以及高度均可调节。2.根据权利要求1所述的装配式大跨斜拉桥动力试验系统，其特征在于：所述装配式主梁（1）包括若干分主梁（11），设定沿着分主梁（11）长边方向的为端部，沿着分主梁（11）短边方向的为两侧；若干分主梁（11）并列贴合排布形成一体的装配式主梁（1），且若干分主梁（11）的端部平齐；分主梁（11）的两端通过纵向锚固装置压紧；装配式主梁（1）的两侧通过横向锚固装置压紧；在装配式主梁（1）两侧的侧挡板（13）上还配置若干质量调节系统（14）。3.根据权利要求2所述的装配式大跨斜拉桥动力试验系统，其特征在于：所述分主梁（11）包括第一箱形端模块（111）、箱形标准模块（112）、第二箱形端模块（113）以及抗剪板（114），所述箱形标准模块（112）包括若干，第一箱形端模块（111）与第二箱形端模块（113）之间插设若干箱形标准模块（112），且第一箱形端模块（111）与相邻的箱形标准模块（112）之间、相邻的箱形标准模块（112）之间、第二箱形端模块（113）与箱形标准模块（112）之间的间隙通过抗剪板（114）填充。4.根据权利要求3所述的装配式大跨斜拉桥动力试验系统，其特征在于：定义第一箱形端模块（111）与箱形标准模块（112）拼接的端部为前端，第一箱形模块前端的四个侧壁延伸形成四个矩形凹齿（101）；定义箱形标准模块（112）与第一箱形端模块（111）拼接的端部为后端，则另一端为前端，箱形标准模块（112）前端的四个侧壁延伸形成四个矩形凹齿（101），箱形标准模块（112）后端的四个侧壁延伸形成四个矩形凸齿（104）；定义第二箱形端模块（113）与箱形标准模块（112）拼接的端部为后端，则另一端为前端，第二箱形端模块（113）后端的四个侧壁延伸形成四个矩形凸齿（104）；前述的矩形凸齿（104）与矩形凹齿（101）匹配；定义每个第一箱形端模块（111）、箱形标准模块（112）以及第二箱形端模块（113）拼接后朝向地面的侧面为底面，朝向天空的侧面为顶面，其余两个面即为侧面，在每个第一箱形端模块（111）、箱形标准模块（112）以及第二箱形端模块（113）的顶面均开设两个斜拉索孔（102），且两个斜拉索孔（102）分别靠近对应侧边，在每个第一箱形端模块（111）、箱形标准模块（112）以及第二箱形端模块（113）的侧面中心分别开设横向预应力索孔（103）；第一箱形端模块（111）的矩形凹齿（101）与箱形标准模块（112）的矩形凸齿（104）之间、箱形标准模块（112）的矩形凹齿（101）与标准箱形模块的矩形凸齿（104）之间、箱形标准模块（112）的矩形凹齿（101）与第二箱形模块的矩形凸齿（104）之间形成缝隙，抗剪板（114）横向穿过各分主梁（11）的缝隙并将所有分主梁（11）连接形成整体。5.根据权利要求2所述的装配式大跨斜拉桥动力试验系统，其特征在于：所述纵向锚固装置包括若干纵向预应力索（15）以及端挡板（12），若干纵向预应力索（15）沿着长边方向穿设分主梁（11），且纵向预应力索（15）的两端通过锚头（17）...

【专利技术属性】
技术研发人员：周广东，乔争气，周红利，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：