[發明專利]一種裝配式雙塔斜拉橋損傷識別試驗模型系統

有效

• 申請號: 201210322121.9
• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN102829990A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 朱勁松;王俊杰;孫雅丹
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

技術領域

本發明涉及橋梁試驗領域，具體的說，是涉及一種用于損傷識別算法驗證的斜拉橋試驗模型系統。

背景技術

斜拉橋結構具有自重小、剛度大、受力明確、經濟性優勢明顯等優點，以其較大的跨越能力、良好的技術經濟指標和美學價值在現代橋梁結構中占據重要的地位。

斜拉橋建成后，就會不斷受到正常荷載、環境荷載、材料老化、腐蝕效應以及其他因素的作用，長期會導致結構系統損傷積累和抗力衰減，極端情況下可能引發災難性的突發事故。因此為了保障結構的完整性和安全性，對已建成的斜拉橋進行損傷識別具有非常重要的意義。然而在實際橋梁上進行破壞和研究并不現實，因此通過試驗模型進行損傷識別驗證具有重要意義。下面就現有技術中用于損傷識別的斜拉橋試驗模型系統研究現狀介紹如下：

2005年，趙翔、汪永蘭分析了斜拉索損傷對斜拉橋結構靜力和動力性能影響的特征，在縮尺比為1:60的潤揚大橋斜拉橋試驗模型上進行了試驗，實測了斜拉索在各種損傷工況下的索力、主梁線形、動力特性及其變化規律，通過與理論研究結果的對比分析，得到拉索損傷對斜拉橋結構靜力和動力性能的影響規律，提出了拉索損傷的靜力和動力監測策略。

2010年，Ge?Jiping和Li?Husheng通過一座斜拉橋模型對基于小波包能量積聚變化指數的損傷識別方法進行了研究，制作了獨塔兩跨對稱連續斜拉橋模型，全長5.2m；主梁截面為∏形，寬471mm，高30mm，采用角鋼和鋼板拼接而成；斜拉索總共12根，橋墩高0.58m，采用槽型鋼；通過在主梁不同位置設置切口來模擬不同的損傷工況。

2010年，石家莊鐵道大學研究設計了基于損傷識別的獨塔斜拉橋試驗模型系統。模型主要由獨塔斜拉橋試驗模型、杠桿加載系統和索力測試系統組成，其中獨塔斜拉橋試驗模型模型主梁截面為箱型，每個節段由螺栓連接；索塔為H型，通過型鋼焊接；斜拉索和主梁通過螺栓套桿連接；基座由型鋼焊接而成；主梁損傷通過更換厚度不同的節段來模擬。

2011年，胡健以黃河勝利大橋為原型，設計了縮尺比為1/150的斜拉橋模型。由于以斜拉索損傷對索力的影響為主要研究目的，對該橋除斜拉索外的其他結構構造方面進行了較大的簡化，但基本滿足抗彎剛度和抗扭剛度相似。斜拉索和主梁的連接采用了微調螺絲的支座，可以方便模擬索力變化。

2011年，S.D.Frassois等人提出了基于Random?Coefficient?Pooled（RCP-ARX）的損傷識別方法，并在一座斜拉橋試驗模型上進行了試驗驗證。該模型為獨塔雙跨斜拉橋，全長1470mm，寬190mm，兩側一共20根斜拉索，主梁為鋁合金材質，索塔為鋼材，全橋主要通過螺栓連接。橋面上設置了配重鐵塊，并安裝了相應的測試儀器。試驗中主要通過放松錨固斜拉索的螺栓，放松錨固主梁縱向邊緣的螺栓和放松錨固索塔底部的螺栓來模擬不同的損傷。

以上介紹的用于損傷識別方法驗證的斜拉橋模型大多針對獨塔雙跨斜拉橋，而對最常見的雙塔三跨斜拉橋少有涉及；所能模擬的損傷工況單一，不能進行多損傷驗證；大部分模型主梁未配重，涉及配重的模型其配重與主梁沒有可靠連接，動力反應滯后，因此合理性有待商榷；同時針對移動荷載下的損傷識別方法驗證未有涉及。

發明內容

本發明要解決的是現有技術中的上述技術問題，提供一種裝配式雙塔斜拉橋損傷識別試驗模型系統，結構形式簡單，拆卸組建方便，可以有效模擬斜拉橋的各種損傷形式，針對橋梁損傷識別方法的進行有效驗證。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種裝配式雙塔斜拉橋損傷識別試驗模型系統，該系統由雙塔斜拉橋試驗模型、移動荷載系統、數據采集系統組成；

所述雙塔斜拉橋試驗模型由主梁、索塔、斜拉索、支座和基座組成，所述主梁與所述索塔采用擠壓連接，所述主梁與所述索塔交接處設置橡膠支座；所述主梁兩端通過所述支座與所述基座相連，所述索塔通過所述索塔連接板與所述基座連接；所述斜拉索兩端分別連接于所述索塔和所述主梁；

所述索塔為花瓶形，每根塔柱由對稱設置的第一索塔節段、第二索塔節段和第三索塔節段組成；所述第一索塔節段與所述第二索塔節段之間通過第一索塔連接板連接，所述第二索塔節段與所述第三索塔節段之間通過第二索塔連接板連接，所述第一索塔節段之間的上部連接有索塔橫向連接螺栓，兩個所述第一索塔連接板之間連接有第一索塔橫向連接板，兩個所述第二索塔連接板之間連接有第二索塔橫向連接板；