测定悬索管道桥静力三分力系数的试验装置

摘要

本发明涉及一种测定悬索管道桥静力三分力系数的试验装置，包括：管道桥节段模型，沿所述管道桥节段模型的中轴线分为模型上部分和模型下部分；固定支架，其包括一个横梁和位于横梁两端的立柱，所述立柱的顶端连接所述横梁，所述立柱的底端固定在地面上；其中，所述横梁穿过管道桥节段模型内部，所述横梁与所述模型下部分管道壁之间从上到下依次分别设有测力天平和找平垫块。本发明将固定支架上的横梁设置在悬索管道桥节段模型的管道之内，避免了固定支架对悬索管道桥绕流特性的影响，使得悬索管道桥在风场中静力三分力系数的模拟精度得到了极大的提高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定悬索管道桥静力三分力系数的试验装置，属于悬索管道桥的静力三分力系数测试研究领域。

背景技术

悬索管道桥相比于公路悬索桥其主梁截面较窄，对风荷载的作用非常敏感。目前在悬索管道桥的抗风特性研究中，对悬索管道桥静力特性和动力特性的都很有必要。目前国内外进行桥梁静力三分力系数试验研究时，通常需要设置一个刚度非常大的固定支架用来固定模型和测力天平。固定支架多架设在模型下方，由于要保证固定支架的刚度，通常固定支架的尺寸都设计的较大，这样会严重影响到模型下部的气流状态，从而导致试验结果不能反应真实情况。

发明内容

为了解决这一问题，本发明的目的在于提供一种测定悬索管道桥静力三分力系数的试验装置。本发明根据悬索管道桥的结构特点，其主梁断面中，管道占据了相当大的比重，管道内部中空，可以利用这部分空间来设置固定支架使得支架包裹在管道内部而不会改变管道桥在风场中的绕流特性。从而使得试验结果更加符合管道桥在风场中的真实受力情况。本发明适用于悬索管道桥在风洞中的静力三分力系数测定试验，为悬索管道桥的抗风设计提供有力的试验技术支撑。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种测定悬索管道桥静力三分力系数的试验装置，所述试验装置设于风洞中，所述试验装置包括：

管道桥节段模型，所述管道桥节段模型包括管道部分和桥部分，沿所述管道桥节段模型管道部分的中轴线将所述管道桥节段模型分为模型上部分和模型下部分；

固定支架，其包括一个横梁和位于横梁两端的立柱，所述立柱的顶端连接所述横梁，所述立柱的底端固定在地面上；

其中，所述横梁穿过管道桥节段模型管道部分内部，所述横梁与所述模型下部分管道壁之间从上到下依次分别设有测力天平和找平垫块。

进一步的，所述模型上部分和模型下部分之间为可开合的。

进一步的，所述固定支架的横梁两端分别设有两个立柱，所述立柱的底端分别设有底板，所述底板设于地面上，用于固定所述固定支架。

进一步的，所述找平垫块由塑料粉末经3D打印而成，且粘合在所述模型下部分管道壁内的中心位置，粘合后所述找平垫块保持水平。

进一步的，管道桥节段模型内部设有两个测力天平，且测力天平分别位于管道桥节段模型内部两端；所述测力天平的上下分别设有上垫片A和下垫片A，且所述下垫片A与找平垫块连接，所述下垫片A与固定支架的横梁连接。

进一步的，所述横梁上设有若干个螺纹孔，每四个螺纹孔为一组，呈四角布置。

进一步的，所述找平垫块、上垫片A和下垫片A、的横截面均为正方形或矩形，且其四角分别设有螺纹孔；所述上垫片A的螺纹孔与所述横梁的一组螺纹孔相对应，所述下垫片A的螺纹孔与所述找平垫块的螺纹孔相对应；另外，所述上垫片A和下垫片A的中心处分别设有三个螺纹孔，用于固定所述测力天平。

进一步的，为充分将管道桥节段模型固定在固定支架上，所述横梁与所述模型下部分管道壁之间从上到下依次还分别设有固定垫块和找平垫块，所述固定垫块沿管道桥节段模型的长度方向布置有若干个，若干个固定垫块布置在两个测力天平之间或与两个测力天平沿水平方向穿插布置。

进一步的，所述固定垫块包括上垫片B、下垫片B和上垫片B与下垫片B之间的连接块，所述下垫片B与找平垫块连接，所述下垫片B与固定支架的横梁连接，所述连接块与所述测力天平的高度一致。

进一步的，所述上垫片B和下垫片B的横截面均为正方形或矩形，且其四角分别设有螺纹孔；所述上垫片B的螺纹孔与所述横梁的一组螺纹孔相对应，所述下垫片B的螺纹孔与所述找平垫块的螺纹孔相对应。

进一步的，风洞中设置均匀风场，在均匀风场中设置有风速仪。

进一步的，所述上垫片A、下垫片A、上垫片B、下垫片B和连接块均由钢材加工而成，且所述上垫片B、下垫片B和连接块通过焊接固定在一起。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种测定悬索管道桥静力三分力系数的试验装置。将固定支架上的横梁设置在悬索管道桥节段模型的管道之内，避免了固定支架对悬索管道桥绕流特性的影响，使得悬索管道桥在风场中静力三分力系数的模拟精度得到了极大的提高，是悬索管道桥风洞试验技术的一次提升。本发明通过设置固定垫块、连接垫片和找平垫块等将固定支架的横梁固定在悬索管道桥节段模型的管道之内，使得试验得出的悬索管道桥的静力三分力系数更加符合真实的情况，为悬索管道桥的工程设计提供有力的支撑。另外，本发明中各垫块和垫片的设置以及连接比较简单，便于试验操作，能够取得较好的效果。

附图说明

图1为实施例中所述测定悬索管道桥在均匀风场中静力三分力系数的试验装置；

图2为本发明所述固定支架的结构示意图；

图3为实施例中所述固定支架的横梁的横截面局部结构示意图；

图4实施例中单层悬索管道桥节段模型的模型下部分内安装有找平垫块的结构示意图；

图5A为所述上垫片A或下垫片A的横截面结构示意图；

图5B为所述上垫片B或下垫片B的横截面结构示意图；

图5C为所述安装有上垫片A和下垫片A的测力天平纵截面结构示意图；

图5D为所述固定垫块的纵截面结构示意图；

图6为实施例中单层悬索管道桥的断面结构示意图；

其中，1-横梁，2-立柱，3-底板，4-模型上部分，5-模型下部分，6-找平垫块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种测定悬索管道桥静力三分力系数的试验装置，所述试验装置设于风洞中，风洞中设置均匀风场，在均匀风场中设置有风速仪，如图1所示，所述试验装置包括：

管道桥节段模型，所述管道桥节段模型包括管道部分和桥部分，其跨向长度为2m，顺风向长度为240mm，高97.1mm.如图4所示，沿所述管道桥节段模型管道部分的中轴线将所述管道桥节段模型分为模型上部分4和模型下部分5；所述模型上部分4和模型下部分5之间为可开合的。

固定支架，如图2所示，其包括一个横梁1和位于横梁1两端的立柱2，所述立柱2的顶端连接所述横梁1，所述立柱2的底端固定在地面上；优选的，所述固定支架的横梁1两端分别设有两个立柱2，所述立柱2的底端分别设有底板3，所述底板3设于地面上，用于固定所述固定支架。

其中，所述横梁1穿过管道桥节段模型管道部分内部，所述横梁1与所述模型下部分5管道壁之间从上到下依次分别设有测力天平和找平垫块6。如图4所示，找平垫块6沿所述模型下部分管道壁的中心位置设置。

如图1所示，管道桥节段模型内部设有两个测力天平，且测力天平分别位于管道桥节段模型内部两端。如图5C所示，所述测力天平的上下分别设有上垫片A和下垫片A，且所述下垫片A与找平垫块6连接，所述下垫片A与固定支架的横梁1连接。

如图3所示，所述横梁1上设有若干个螺纹孔，每四个螺纹孔为一组，呈四角布置。

如图5A所示，所述找平垫块6、上垫片A和下垫片A、的横截面均为正方形或矩形，且其四角分别设有螺纹孔；所述上垫片A的螺纹孔与所述横梁1的一组螺纹孔相对应，所述下垫片A的螺纹孔与所述找平垫块6的螺纹孔相对应；另外，所述上垫片A和下垫片A的中心处分别设有三个螺纹孔，用于固定所述测力天平。

优选的，所述横梁1与所述模型下部分5管道壁之间从上到下依次还分别设有固定垫块和找平垫块6，所述固定垫块沿管道桥节段模型的长度方向布置有若干个，若干个固定垫块布置在两个测力天平之间或与两个测力天平沿水平方向穿插布置。

如图5D所示，所述固定垫块包括上垫片B、下垫片B和上垫片B与下垫片B之间的连接块，所述下垫片B与找平垫块6连接，所述下垫片B与固定支架的横梁1连接，所述连接块与所述测力天平的高度一致。

如图5B所示，所述上垫片B和下垫片B的横截面均为正方形或矩形，且其四角分别设有螺纹孔；所述上垫片B的螺纹孔与所述横梁1的一组螺纹孔相对应，所述下垫片B的螺纹孔与所述找平垫块6的螺纹孔相对应。

所述风洞中设置均匀风场，在均匀风场中设置有风速仪测定悬索管道桥静力三分力系数。

本发明通过设置固定垫块、连接垫片和找平垫块等将固定支架的横梁固定在悬索管道桥节段模型的管道之内，使得试验得出的悬索管道桥的静力三分力系数更加符合真实的情况，为悬索管道桥的工程设计提供有力的支撑。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。