CN112098022A - 一种用于桥梁模型静动载试验的装置、控制方法及应用 - Google Patents

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何畏
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张育智
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Abstract

本发明属于试验模型用具技术领域,公开了一种用于桥梁模型静动载试验的装置、控制方法及应用,框架的底部支架连接有两个边支座和两个中间支座,底部支架上方固定有打孔金属板;刚性框架两端设置有轨道承载架,轨道承载架中间安装有可拆卸的开槽矩形轨道;开槽矩形轨道内安装有可拆卸的带滑轮的连杆,带滑轮的连杆可在开槽矩形轨道内自由滑动;带滑轮的连杆下方连接可拆卸的小车,小车有四个独立悬挂的轮子,小车内部提供设置配重的空间。本发明可以利用边支座提供水平和竖向约束以及转动约束,两端支座的高度和间距是固定的;中间的两个支座可提供竖向约束但不提供转动约束,中间的两个支座可根据需要调整高度及水平位置。

Description

一种用于桥梁模型静动载试验的装置、控制方法及应用
技术领域
本发明属于试验模型用具技术领域,尤其涉及一种用于桥梁模型静动载试验的装置、控制方法及应用。
背景技术
目前,为了测试在不同的静力荷载和不同速度、不同质量的移动车辆荷载作用下桥梁模型的挠曲变形,需要设计桥梁模型静动载试验装置,装置主要包含支撑型钢框架、加载***、测量***三部分。目前,业内常用的现有技术中,支撑框架基本都不可拆卸和移动,且支撑框架各个组成部件的相对位置也不方便改变,所能测试的桥梁模型的墩高、孔跨数和跨径比较单一,基本不能更改,不同墩高、孔跨数或跨径的桥梁模型往往需要重新设计支撑框架。现有技术的加载***往往只能进行静力加载,即使可以进行动力加载,也基本只能模拟单向移动小车加载,无法实现双向移动车辆荷载的施加,车辆竖向位置、横向位置也无法更改,无法适应桥面高度、宽度不同时的车辆荷载的加载,且车速基本不可调。另外,对于给桥梁提供的支撑形式上,现有技术基本只能提供简支,很难提供斜拉桥边跨压重和悬索桥锚定支撑。
综上所述,现有技术存在的问题是:支撑框架基本都不可拆卸和移动,且支撑框架各个组成部件的相对位置也不方便改变,所能测试的桥梁模型的墩高、孔跨数和跨径比较单一,基本不能更改,不同墩高、孔跨数或跨径的桥梁模型往往需要重新设计支撑框架。加载***往往只能进行静力加载,即使可以进行动力加载,也基本只能模拟单向移动小车加载,无法实现双向移动车辆荷载的施加,车辆竖向位置、横向位置也无法更改,无法适应桥面高度、宽度不同时的车辆荷载的加载,且车速基本不可调。对于给桥梁提供的支撑形式上,现有技术基本只能提供简支,很难提供斜拉桥边跨压重和悬索桥锚定支撑。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种用于桥梁模型静动载试验的装置、控制方法及应用。
本发明是这样实现的,一种用于桥梁模型静动载试验的装置设置有:
整体式刚性框架;
框架的底部支架连接有两个边支座和两个中间支座,底部支架上方固定有打孔金属板;刚性框架两端设置有轨道承载架,轨道承载架中间安装有可拆卸的开槽矩形轨道;开槽矩形轨道内安装有可拆卸的带滑轮的连杆,带滑轮的连杆可在开槽矩形轨道内自由滑动;
进一步,所述底部支架中心线上设置有第一集中力加载位置、第二集中力加载位置和第三集中力加载位置。
进一步,所述带滑轮的连杆下方连接可拆卸的小车,小车有四个独立悬挂的轮子,小车内部提供设置配重的空间。
进一步,所述金属板下方在底部支架的三个横梁上分别固定有第一挠度传感器、第二挠度传感器和第三挠度传感器。
综上所述,本发明的优点及积极效果为:根据桥梁模型不同的跨度,可以通过调整中间支撑架的纵向位置以支撑不同的跨径;根据桥梁模型不同的墩高,可以调整中间支座支撑横梁和边支座支撑横梁的竖向位置以适应不同墩高;根据不同的桥面高度,可以调整开槽矩形轨道的高低,以使加载小车与桥面充分接触,进而实现加载;根据不同的桥面宽度,可以调整开槽矩形轨道的横向位置,以使小车加载到桥面行车道上,进而实现双向加载;通过牵引电机,可以实现小车的移动,并控制移动速度,进而实现动力荷载的施加。使用同一套试验***,可以实现不同跨径、不同桥面高度、不同墩高、不同桥面宽度的桥梁模型静动载试验。该装置适合所有类型的桥梁模型静动载试验。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于桥梁模型静动载试验的装置结构示意图。
图2是本发明实施例提供的支座结构示意图。
图3是本发明实施例提供的压板结构示意图。
图4是本发明实施例提供的桥梁结构集中和冲击荷载加载位置结构示意图。
图中:1、整体式型钢刚性框架;11、底部支架;12、边支座;121、竖向型钢构件;122、支撑横梁;13、中间支座;131、竖向型钢构件;132、中间支座支撑横梁;14、金属板;2、车辆荷载加载***;21、轨道承载架;22、开槽矩形轨道;23、连杆;24、小车;25、牵引电机;3、挠曲变形测量***;31、挠度传感器;32、横向支架;4、第一集中力位置定位点;5、第二集中力位置定位点;6、第三集中力位置定位点;7、支架。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1-图4所示,本发明实施例提供的用于桥梁模型静动载试验的装置设置有整体式刚性框架;
框架1的底部支架11连接有两个边支座12和两个中间支座13,底部支架 11上方固定有打孔金属板14;刚性框架1两端设置有轨道承载架21,轨道承载架21中间安装有可拆卸的开槽矩形轨道22;开槽矩形轨道22内安装有可拆卸的带滑轮的连杆23,带滑轮的连杆23可在开槽矩形轨道22内自由滑动;
在本发明中,底部支架11中心线上设置有第一集中力加载位置、第二集中力加载位置和第三集中力加载位置。
带滑轮的连杆下方连接可拆卸的小车24,小车24有四个独立悬挂的轮子,小车内部提供设置配重的空间。
金属板14下方在底部支架11的三个横梁122上分别固定有第一挠度传感器、第二挠度传感器和第三挠度传感器。
作为优选实施例,两端边支座12可提供竖向支撑和水平支撑。
作为优选实施例,中间支座13位置可以左右移动,高度H可以上下调节。
作为优选实施例,位移传感器位置可移动。
下面结合实验对本发明的结构作进一步的描述。
模型第一次加载及评定系数
Figure RE-GDA0002778982590000041
模型第二次加载及评定系数
Figure RE-GDA0002778982590000051
1、评分细则
(1)加载试验成绩总分50分,其中位移成绩15分、静载成绩 30分、动载成绩5分。
(2)位移成绩总分15分,其计算方法如下:
位移成绩=K1×15(公式1);
其中,位移成绩系数K1按下式计算(δ为实际测试最大位移)。
K1=(10-δ)/10(公式2)
(3)静载成绩总分为30分,其计算方法如下:
静载成绩=K2×30(公式3)
(4)动载成绩总分为5分,其计算方法如下:
动载成绩=K3×5(公式4)
其中,动载成绩系数K3取值为:通过动载加载工况者K3=1,否
则K3=0。
(5)加载试验成绩即为位移成绩、静载成绩、动载成绩之和:
加载试验成绩=K1×15+K2×30+K3×5(公式5)
以上各项得分相加即为加载得分。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于桥梁模型静动载试验的装置,其特征在于,所述的用于桥梁模型静动载试验的装置设置有:
实现模型支撑的整体式型钢刚性框架;
安装在所述整体式型钢刚性框架上,用于对车辆载荷进行模拟的车辆荷载加载***;
与所述车辆荷载加载***相连接,用于实现车辆加载后模型挠曲数据处理的挠曲变形测量***。
2.如权利要求1所述的用于桥梁模型静动载试验的装置,其特征在于,所述整体式型钢刚性框架设置有框架,所述框架的底部支架连接有两个边支座和两个中间支座,底部支架上方固定有打孔金属板;边支座由固定于整体式型钢刚性框架的边支座竖向型钢构件和沿着边支座竖向型钢构件竖向调整高度的边支座支撑横梁组成;中间支座由沿着底部支架调整位置的中间支座竖向型钢构件和沿着中间支座竖向型钢构件竖向调整高度的中间支座支撑横梁组成。
3.如权利要求1所述的用于桥梁模型静动载试验的装置,其特征在于,所述整体式型钢刚性框架两端设置有轨道承载架,轨道承载架中间之间安装有可拆卸可调整横向和竖向距离的开槽矩形轨道;开槽矩形轨道内安装有可拆卸的带滑轮的连杆,带滑轮的连杆下方连接可拆卸的小车,小车有四个独立悬挂的轮子,小车内部提供设置配重的空间,小车一端与牵引电机相连,带滑轮的连杆在开槽矩形轨道内在牵引电机牵引下自由滑动。
4.如权利要求1所述的用于桥梁模型静动载试验的装置,其特征在于,所述挠曲变形测量***由挠度传感器,连接挠度传感器的测量***横向支架组成;测量***横向支架连接于底部支架,根据跨径的不同沿着底部支架纵向移动,挠度传感器根据桥面宽度沿测量***横向支架横向移动。
5.如权利要求1所述的用于桥梁模型静动载试验的装置,其特征在于,所述底部支架中心线上根据桥梁跨径的不同,在各跨的跨中,设置有第一集中力加载位置、第二集中力加载位置和第三集中力三个集中力加载位置。
6.如权利要求1所述的用于桥梁模型静动载试验的装置,其特征在于,所述带滑轮的连杆下方连接可拆卸的小车,小车有四个独立悬挂的轮子,小车内部提供设置配重的空间。
7.如权利要求1所述的用于桥梁模型静动载试验的装置,其特征在于,所述金属板下上方在底部支架的三个测量***横向支架横梁上分别固定有第一挠度传感器、第二挠度传感器和第三挠度两个共六个挠度传感器,测量***横向支架可根据跨径的不同沿着底部支架纵向移动,挠度传感器可根据桥面宽度沿测量***横向支架横向移动。
8.一种如权利要求1~7任意一项所述用于桥梁模型静动载试验的装置的控制方法,其特征在于,所述用于桥梁模型静动载试验的装置的控制方法包括:根据桥梁模型不同的跨度,调整中间支撑架的纵向位置以支撑不同的跨径;根据桥梁模型不同的墩高,调整中间支座支撑横梁和边支座支撑横梁的竖向位置以适应不同墩高;根据不同的桥面高度,调整开槽矩形轨道的高低,以使加载小车与桥面充分接触,实现加载;根据不同的桥面宽度,调整开槽矩形轨道的横向位置,以使小车加载到桥面行车道上,实现双向加载;通过牵引电机,可以实现小车的移动,并控制移动速度,实现动力荷载的施加。
9.一种测试在不同的静力荷载和不同速度、不同质量的移动车辆荷载作用下桥梁模型的挠曲变形的方法,其特征在于,所述测试在不同的静力荷载和不同速度、不同质量的移动车辆荷载作用下桥梁模型的挠曲变形的方法使用权利要求1~7任意一项所述用于桥梁模型静动载试验的装置。
10.一种测试桥梁模型静动载的方法,其特征在于,所述测试桥梁模型静动载的方法使用权利要求1~7任意一项所述用于桥梁模型静动载试验的装置。
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