桥梁间主梁静风三分力系数和表面风压的同步测量装置

1.本实用新型属于风洞试验技术领域，尤其涉及一种风洞试验中桥梁间主梁静风三分力系数和表面风压的同步测量装置。


背景技术：

2.随着我国交通事业的快速发展，大跨度桥梁结构已遍及全国各地，桥梁普遍存在风致振动的问题，大跨度桥梁的风致振动问题则更为突出。由于经济社会的快速发展，交通需求越来越高，因此大跨度桥梁持续增多，有些场景已经开始设计双幅邻近的大跨度桥梁，甚至还有三幅邻近的大跨度桥梁。对于邻近的大跨度桥梁，目前针对其气动干扰效应进行了一定研究。现有的气动干扰效应试验装置，一般包括转盘、测力天平、测力桥梁模型和干扰桥梁模型，测力天平设于转盘上，测力桥梁模型的一端与转盘上的测力天平固结，干扰桥梁模型平行置于测力桥梁模型一侧作为干扰模型，通过远端计算机控制转盘旋转，可以实现双幅桥梁模型与来流风相对攻角的改变，从而完成桥梁间气动干扰效应的测量。同时，风洞试验中还需要测量桥梁的表面压强，而表面压强和桥梁间气动干扰效应需要分开测量，如此风洞试验中的测量工作较为繁琐，测量步骤多，降低试验效率。特别是当应用于多幅桥梁模型间(n大于等于3)的干扰效应研究时，桥梁表面压强和桥梁间气动干扰效应的测量更加繁琐，试验效率更低。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本实用新型提供一种桥梁间主梁静风三分力系数和表面风压的同步测量装置，旨在解决现有风洞试验试验装置不能同时测量桥梁表面压强和桥梁间气动干扰效应而导致的试验效率低的问题。
4.桥梁间主梁静风三分力系数和表面风压的同步测量装置，包括：
5.转盘组件，用以带动滑动组件、测力天平组件和桥梁模型组件随转盘组件一起转动；
6.滑动组件，用以滑动及定位安装测力天平组件和桥梁模型组件；
7.测力天平组件，用以对桥梁模型组件测力；
8.桥梁模型组件，用以模拟试验桥梁模型或干扰桥梁模型；
9.表面压强测量组件，用以对桥梁的表面压强进行测量；
10.所述滑动组件设于转盘组件上，所述测力天平组件设于滑动组件上，所述桥梁模型组件和测力天平组件固定连接；
11.所述表面压强测量组件设于转盘组件上，所述表面压强测量组件和桥梁模型组件连接。
12.优选的，所述表面压强测量组件包括测压管、测压模块和采集模块，一套测压管和测压模块对应一个桥梁模型组件，多个测压模块和一个采集模块连接；测压模块设于转盘组件上，测压管一端和测压模块连接，测压管另一端伸入桥梁模型组件内，并和桥梁模型组
件上的测压孔连接。
13.优选的，所述转盘组件包括转盘、马达、上托板和下托板；所述转盘上设有凹槽，上托板、下托板由上至下依次设于凹槽内，且上托板、下托板均和凹槽内部固定连接；下托板的几何中心处设有采集模块，上托板上设有测压模块；测压模块和采集模块通过无线/有线方式连接。
14.优选的，所述转盘组件还包括控制系统，所述马达、所述采集模块均和控制系统连接。
15.优选的，所述滑动组件包括轨道系统；所述轨道系统设于转盘组件的上托板上，轨道系统设有和桥梁模型组件数量相同的轨道节点，相邻轨道节点间相连接且互为连通。
16.优选的，所述轨道节点包括横轴轨道和竖轴轨道，横轴轨道和竖轴轨道相互交叉，横轴轨道和竖轴轨道在交叉点相互连通，横轴轨道、竖轴轨道均与托板可拆卸式连接。
17.优选的，所述横轴轨道和竖轴轨道上均设有刻度标识。
18.优选的，所述测力天平组件包括垫板和测力天平，测力天平两端均和垫板固定连接，一端的垫板和桥梁模型组件固定连接，另一端的垫板和滑动组件连接。
19.优选的，所述桥梁模型组件包括桥梁模型补偿段和桥梁模型本身段，桥梁模型补偿段和测力天平组件固定连接，桥梁模型补偿段和桥梁模型本体段可拆卸式连接；所述桥梁模型补偿段上间隔设有一排测压孔。
20.优选的，所述桥梁模型补偿段包括桥梁补偿模型、下端板、钢梁，桥梁补偿模型和下端板固定连接，钢梁穿过下端板和桥梁补偿模型，钢梁与下端板、桥梁补偿模型固定连接，钢梁下端和测力天平组件固定连接。
21.本实用新型的优点：
22.其一，本实用新型在转盘组件上同时设置滑动组件和表面压强测量组件，滑动组件通过测力天平组件和桥梁模型组件连接，因此本实用新型在测量桥梁间气动干扰效应时，可同时测量测量桥梁表面压强，减少风洞试验操作步骤，提高试验效率。
23.其二，本实用新型通过在转盘组件上设置滑动组件，该滑动组件包括轨道系统，因此测力天平组件和桥梁模型组件可以方便地在轨道系统上调整位置，也即便于桥梁模型组件调整在轨道系统上的相对位置，调整位置后再通过螺栓和螺母将测力天平组件固定在轨道系统上，从而本技术方便试验中对桥梁模型的位置调整，简化了桥梁模型相对位置调整的操作，节约了大量调整操作时间；同时，桥梁模型组件包括桥梁模型补偿段和桥梁模型本体段，并且桥梁模型补偿段和桥梁模型本体段可拆卸式连接，因此通过简单的拆卸和连接就可以在试验中轻松地调节桥梁模型的高度，从而节约了调整桥梁模型高度的时间。
24.基于以上，本实用新型具有简化试验操作、节约试验操作时间、提升试验效率等优点。
附图说明
25.图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
26.图2为本实用新型一实施例取掉转盘的示意图。
27.图3为本实用新型一实施例中测力天平组件、桥梁模型组件和表面压强测量组件组装后的结构示意图。
28.图4为本实用新型一实施例中测力天平组件、桥梁模型组件和表面压强测量组件组装后的的透视图。
29.图5为本实用新型一实施例的前视图。
30.其中：
[0031][0032]
具体实施方式
[0033]
下面结合附图对本实用新型做进一步的具体说明。
[0034]
本技术提供一种桥梁间主梁静风三分力系数和表面风压的同步测量装置，该测量装置用于风洞试验中对多幅邻近桥梁静风三分力系数气动干扰效应试验。具体地，该测量装置包括转盘组件、滑动组件、测力天平组件、表面压强测量组件和桥梁模型组件。转盘组件，用以带动滑动组件、测力天平组件和桥梁模型组件随转盘组件一起转动。滑动组件，用以滑动及定位安装测力天平组件和桥梁模型组件。测力天平组件，用以对桥梁模型组件测力。桥梁模型组件，用以模仿试验中的试验桥梁模型和干扰桥梁模型。表面压强测量组件，用以对桥梁的表面压强进行测量。表面压强测量组件设于转盘组件上，所述表面压强测量组件和桥梁模型组件连接。滑动组件设于转盘组件上，滑动组件固定安装在转盘组件上；测力天平组件设于滑动组件上，测力天平组件可以在滑动组件上滑动，定位后再将测力天平组件固定在滑动组件上；桥梁模型组件和测力天平组件固定连接。在转盘组件上同时设置滑动组件和表面压强测量组件，滑动组件通过测力天平组件和桥梁模型组件连接，因此本实用新型在测量桥梁间气动干扰效应时，可同时测量测量桥梁表面压强，减少风洞试验操作步骤，提高试验效率。
[0035]
桥梁模型组件和测力天平组件固定连接后，通过测力天平组件在滑动组件上的移动及定位安装，即可实现桥梁模型组件在滑动组件的位置调整及固定。测力天平组件可以
在滑动组件上滑动，从而改变试验桥梁模型和干扰桥梁模型之间的相对位置关系，当调整好二者的相对位置关系后，可通过螺栓和螺母将滑动组件和测力天平组件锁紧、固定，从而实现将测力天平组件、桥梁模型组件固定在滑动组件上，便于测力天平组件、桥梁模型组件、滑动组件随转盘一起转动；因此，本试验装置方便调整试验桥梁模型和干扰桥梁模型的位置关系，简化了试验过程中调整桥梁模型相对位置的操作步骤，节约了操作时间，提升了试验效率。
[0036]
在本实施例中，表面压强测量组件包括测压管、测压模块和采集模块。一套测压管和测压模块对应一个桥梁模型组件，也即一个桥梁模型组件对应设置一个测压管和一个测压模块；多个测压模块和一个采集模块连接。测压模块设于转盘组件的上托板上，测压管一端和测压模块连接。测压管另一端从桥梁模型组件的底部伸入桥梁模型组件内，并和桥梁模型组件上的测压孔连接。表面压强测量组件将测量的表面压强信号传递给采集模块，采集模块再将信号传输给控制系统。测压模块和采集模块之间电连接；也可以通过无线模块通讯连接，来实现二者之间的信号传递。
[0037]
在本实施例中，转盘系统包括转盘、马达、上托板和下托板，马达和转盘连接，马达驱动转盘转动，滑动组件、测力天平组件、桥梁模型组件、表面压强测量组件随着转盘转动而转动。马达和转盘均可采用市面上现有的部件，因此马达驱动转盘，以及马达、转盘的具体构造和工作原理，本技术在此不再赘述。转盘上设有凹槽，上托板、下托板由上至下依次设于凹槽内，且上托板、下托板均和凹槽内部固定连接；下托板的几何中心处设有采集模块，上托板上设有测压模块；测压模块和采集模块通过无线/有线方式连接。
[0038]
下托板固定在凹槽底部，上托板设于凹槽的中部，上托板的两侧和凹槽内壁焊接。采集模块固定于下托板上。当转盘转动时，采集模块、测压模块、滑动组件等均跟随转盘一起转动。
[0039]
进一步地，转盘系统还包括控制系统。传感器、马达、采集模块均和控制系统连接。传感器可以为测速传感器，用于对转盘进行测速；控制系统可以为plc或微型计算机等。具体地，传感器测定转盘的转速，并将采集的信号传输给控制系统，采集模块将采集到的表面压强信号传输给控制系统，控制系统根据预设的程序及采集的信号，调整马达的转速，从而使得转盘系统处于试验要求的工作状态，进而使得桥梁模型处于试验要求的各种条件。
[0040]
传感器、采集模块和控制系统电连接；传感器、采集模块也可以和控制系统无线连接，传感器、采集模块将信号通过无线传输给控制系统。
[0041]
在本实施例中，滑动组件包括轨道系统；轨道系统设于上托板上面。轨道系统设有和桥梁模型组件数量相同的轨道节点；各相邻的轨道节点相互连接，并相互连通。例如需要测量三幅相邻桥梁的试验，则轨道系统需要设置三个轨道节点，每个轨道节点对应一个桥梁模型组件，一个桥梁模型组件首先置于对应的轨道节点上，当调整该桥梁模型组件的相对位置时，可以将该桥梁模型组件在该轨道节点上滑动。而由于各个轨道节点间相互连接并连通，因此如试验有需要，则桥梁模型组件可以该轨道节点滑动至相邻的轨道节点，以获得试验所需要的位置。
[0042]
进一步地，轨道节点优选实施方式具体如下，单个轨道节点包括横轴轨道和竖轴轨道，横轴轨道和竖轴轨道相互交叉，横轴轨道和竖轴轨道在交叉点相互连通。横轴轨道和竖轴轨道的交叉角度可以任意设置，具体根据试验条件进行设置；优选地，本实施例中交叉
角度为90度，也即横轴轨道和竖轴轨道处置设置。调整位置时，测力天平组件(由于桥梁模型组件和测力天平组件固接，此时也即桥梁模型组件在滑动。)可沿着横轴轨道或竖轴轨道滑动，从而调整桥梁模型的相对位置。横轴轨道、竖轴轨道与托板可拆卸式连接，因此在横轴轨道、竖轴轨道与托板未锁死时，测力天平组件可沿着横轴轨道、竖轴轨道滑动；当桥梁模型位置调整后，通过螺栓和螺母将横轴轨道/竖轴轨道锁紧在托板上，此时测力天平组件也随之固定在滑动组件上，也即将桥梁模型组件固定在了滑动组件上。通过横轴轨道、竖轴轨道的设计，可以方便地调整桥梁模型的相对位置，且使用横轴轨道、竖轴轨道以及螺栓和螺母的连接方式，便于在调整位置时轻松、简单地拆卸及固定测力天平组件。横轴轨道和竖轴轨道上均设有刻度标识。通过在横轴轨道和竖轴轨道上均设有刻度标识，因此在调整位置时，通过观察横轴轨道和竖轴轨道的刻度，即可方便地读出测力天平组件(也即桥梁模型组件)的位置调整距离或长度，从而简化了试验操作的繁琐性。
[0043]
在本实施例中，测力天平组件包括垫板和测力天平。测力天平两端均和垫板固定连接，一端的垫板和桥梁模型组件固定连接，另一端的垫板和滑动组件连接。垫板的宽度应当大于横向轨道和竖向轨道之间的距离，以便于测力天平随垫板在轨道节点上滑动。为便于理解，可将两垫板区分为上垫板和下垫板；测力天平上端和上垫板固定连接，上垫板和桥梁模型组件固定连接；测力天平下端和下垫板固定连接，测力天平组件通过下垫板和滑动组件连接。具体地，下垫板两侧插入至横轴轨道/竖轴轨道和托板之间；当轨道节点和托板之间的螺栓松动后，测力天平组件即可通过下垫板在轨道节点和托板之间滑动；位置调整后，锁紧螺栓，即可将轨道节点、测力天平组件固定在托板上，从而实现将桥梁模型固定在转盘上。通过垫板和轨道节点的设计配合，即可轻松实现测力天平组件在滑动系统上的滑动及固定，从而实现桥梁模型组件的位置调整，大大简化了试验过程中桥梁模型的位置调整操作，提升了试验效率。
[0044]
本实施例中，桥梁模型组件包括桥梁模型补偿段和桥梁模型本身段；桥梁模型补偿段和测力天平组件固定连接，桥梁模型补偿段和桥梁模型本体段可拆卸式连接。通过桥梁模型补偿段和桥梁模型本身段的可拆卸式设计，当需要调节桥梁模型的高度时，通过拆卸桥梁模型本身段，再将新的桥梁模型本身段装上去即可。如此设计，大大简便了试验过程中调节桥梁模型高度的操作，大大提高效率。
[0045]
进一步地，桥梁模型补偿段包括桥梁补偿模型、下端板、钢梁。桥梁补偿模型和下端板固定连接，钢梁穿过下端板和桥梁补偿模型，钢梁与下端板、桥梁补偿模型固定连接，钢梁下端和测力天平组件固定连接。钢梁下端和下垫板固定连接，从而实现桥梁模型补偿段和测力天平的固定连接。钢梁上端伸出桥梁补偿模型，并且钢梁上端伸出的长度和桥梁模型本身段的长度相同；延长的钢梁，可以上拉及稳定整个桥梁模型组件重心的作用；使得试验仿真更逼真，提升试验的结构的精准性。
[0046]
进一步地，桥梁模型本身段包括桥梁本体和上端板，桥梁本体下端和桥梁补偿模型连接，桥梁本体上端和上端板固定连接。在桥梁本体上设有测压孔，测压孔为呈一排设置，一排测压孔和上端板所在平面平行；相邻测压孔之间设有间距，也即测压孔间隔设置。
[0047]
下面结合上述的测量装置，进一步描述本装置的工作过程：将转盘组件置于平面上；再将滑动组件安装上托板上，即将轨道节点安装于托板上；将桥梁模型补偿段和测力天平组件分别组装好，再将组装好的桥梁模型补偿段和测力天平组件固定连接；再将测力天
平组件置于轨道组件上，且调节螺栓松紧，使得测力天平组件可沿着轨道组件滑动；滑动测力天平组件至相应位置后，拧紧螺栓使得轨道节点固定在托板上，测力天平组件随之固定于托板上；之后将测压模块安装于上托板上，测压管和测压模块连接，测压模块另一端穿过桥梁模型补偿段伸入桥梁模型组件内，将桥梁模型本体段扣合在桥梁模型补偿段上，将安装调试好的装置整体置于风洞内，操纵控制系统，控制系统操纵马达进行试验。
[0048]
当试验中需要调整桥梁模型的相对位置时，松动螺栓，横向轨道/竖向轨道和托板之间的距离增大，推动测力天平组件沿着横向轨道/竖向轨道滑动，实现测力天平、桥梁模型的位置调整。
[0049]
当试验中需要调整桥梁模型的高度时，拆卸原有的桥梁模型本身段，再将新的桥梁模型本身段和桥梁模型补偿段连接，从而实现对桥梁模型高度的调整。
[0050]
本实用新型在测量桥梁间气动干扰效应时，可同时测量测量桥梁表面压强，减少风洞试验操作步骤，提高试验效率。同时，由于设置轨道系统以及将桥梁模型组件分为桥梁模型补偿段和桥梁模型本体段，因此在试验过程中便于调整桥梁模型的高度和间距，从而降低试验操作繁琐性，提高试验效率。
[0051]
需要说明的是，对于风洞试验的条件、要求和步骤，以及试验中对于静风三分力系数等的测定方法，均属于本领域技术人员可获取的知识，本技术在此不再做详细赘述。
[0052]
本技术针对的多幅邻近大跨度桥梁，桥梁幅数大于等于2；由于现有技术中，还未出现针对三幅邻近大跨度桥梁静风三分力系数气动干扰效应试验的装置，因此本技术更为适合于用于三幅邻近大跨度桥梁的气动干扰效应试验；当然对于两幅邻近大跨度桥梁或者更多幅数的桥梁，本技术同样适用；对于两幅邻近大跨度桥梁，本技术也较现有技术的装置的试验更为简单、试验更为精准。
[0053]
上述实施例为实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。