[發(fā)明專利]一種橋梁測力測壓模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310506489.5
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103528788A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛華偉;陳謹(jǐn)林;陳政清
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08;G01M9/06
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種橋梁測力測壓模型，可適用于在風(fēng)洞里測試節(jié)段模型的氣動力。?

背景技術(shù)

橋梁常位于空曠開闊的江面、海面或峽谷，在這些地方風(fēng)速較大，風(fēng)對橋梁的作用不容忽略。而隨著造橋技術(shù)的發(fā)展，橋梁向大跨、輕柔方向發(fā)展的趨勢越來越明顯，風(fēng)荷載便成為橋梁設(shè)計(jì)的控制荷載。如何預(yù)防橋梁的風(fēng)毀事故的發(fā)生已經(jīng)成為風(fēng)工程領(lǐng)域的重要課題。

風(fēng)對橋梁的影響主要表現(xiàn)為風(fēng)致振動，橋梁的風(fēng)致振動形式有渦振、顫振、抖振和馳振。要研究這些振動形式，其中很重要的一項(xiàng)工作是獲得橋梁的氣動力。目前，常通過風(fēng)洞試驗(yàn)來得到橋梁的氣動力，一般包括全橋氣彈模型試驗(yàn)和節(jié)段模型試驗(yàn)。全橋氣彈模型制作復(fù)雜，且模型與原型的雷諾數(shù)相差較大，一般采用壓力積分方法測得。節(jié)段模型試驗(yàn)的測試手段一般有強(qiáng)迫振動法和自由振動法，氣動力可由壓力積分法求的或直接由連接在模型兩端的高頻測力天平測得。事實(shí)證明，壓力積分法由于假設(shè)一個(gè)測壓孔代表周圍一小塊區(qū)域的壓力，這與實(shí)際壓力分布有差別，因此結(jié)果有一定誤差，而對于表面棱角較多的斷面，因無法布管，壓力積分法的誤差更大。目前，通過連接在節(jié)段模型兩端的高頻測力天平雖能測量得到氣動力，但三個(gè)方向的力會互相干擾，導(dǎo)致測力不準(zhǔn)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種橋梁測力測壓模型，可準(zhǔn)確測得各個(gè)方向的力，并提高測得的氣動力的精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種橋梁測力測壓模型，包括矩形的懸浮框、懸浮框外部的懸浮框外衣和測量懸浮框受力的測力機(jī)構(gòu)；該模型還包括設(shè)在懸浮框下方的矩形的支撐框；所述測力機(jī)構(gòu)包括設(shè)在懸浮框的端部并與懸浮框?qū)掃呏行木€在一條直線上的軸向力傳感器、垂直設(shè)在懸浮框底部的多個(gè)豎向力傳感器、設(shè)在懸浮框一個(gè)或兩個(gè)側(cè)面并與懸浮框?qū)掃叿较蚱叫械亩鄠€(gè)側(cè)向力傳感器；所述軸向力傳感器、豎向力傳感器、側(cè)向力傳感器的一端分別通過消擾構(gòu)件與懸浮框相連，而軸向力傳感器、豎向力傳感器、側(cè)向力傳感器的另一端分別通過連接機(jī)構(gòu)與支撐框相連；所述支撐框兩端分別連接兩個(gè)端部矩形塊，并在端部矩形塊外部設(shè)有端部矩形塊外衣；所述懸浮框外衣的頂面覆在懸浮框上，所述端部矩形塊外衣的頂面覆在端部矩形塊上。

懸浮框的主要作用是承受外衣傳來的荷載，外衣為模型的蒙皮，通過改變外衣的形狀和尺寸可以得到不同形狀和尺寸橋梁斷面的節(jié)段模型，外衣一般采用樹脂等材料制成。消擾構(gòu)件主要作用是保證各個(gè)方向的力都盡可能地傳遞到相應(yīng)的傳感器上。支撐框兩端分別連接兩個(gè)端部矩形塊，兩個(gè)端部矩形塊可作為模型的補(bǔ)償段，懸浮框則為模型的懸浮段，補(bǔ)償段的設(shè)置是為了避免端部效應(yīng)，使懸浮段的流場盡可能地接近二維流，確保測量精度。

所述多個(gè)豎向力傳感器按懸浮框長邊中心線對稱設(shè)置，所述多個(gè)側(cè)向力傳感器按懸浮框長邊中心線對稱設(shè)置。通過對稱設(shè)置，可保證測量力的準(zhǔn)確性。

所述連接機(jī)構(gòu)包括一端固定到支撐框外側(cè)面或支撐框底面而另一端向支撐框外側(cè)延伸的連接鋼板和將軸向力傳感器、豎向力傳感器或側(cè)向力傳感器的一端固定到連接鋼板延伸至支撐框外側(cè)板面上的緊固件。軸向力傳感器、豎向力傳感器或側(cè)向力傳感器不能直接與支撐框連接，而是與固定到支撐框上的連接鋼板連接。

對應(yīng)的軸向力傳感器、豎向力傳感器、側(cè)向力傳感器與支撐框的連接方式如下：

所述軸向力傳感器與固定在支撐框?qū)掃呏行耐鈧?cè)面的軸向連接鋼板連接，所述軸向連接鋼板下部與支撐框連接，軸向連接鋼板的上部向支撐框上側(cè)延伸，所述軸向力傳感器與延伸至支撐框上側(cè)的軸向連接鋼板板面通過緊固件連接。

所述豎向力傳感器與固定在支撐框長邊底面的豎向連接鋼板連接，所述豎向連接鋼板的中部與支撐框連接，豎向連接鋼板的兩端向支撐框長邊兩側(cè)延伸，所述豎向力傳感器與延伸至支撐框長邊內(nèi)側(cè)的豎向連接鋼板板面通過緊固件連接。

所述側(cè)向力傳感器與固定在支撐框長邊外側(cè)面的側(cè)向連接鋼板連接，所述側(cè)向連接鋼板中部與支撐框連接，側(cè)向連接鋼板的上、下兩端向支撐框上、下兩側(cè)延伸，所述側(cè)向力傳感器與延伸至支撐框上側(cè)的側(cè)向連接鋼板板面通過緊固件連接。

按照本發(fā)明的實(shí)施例，共設(shè)有4個(gè)豎向力傳感器，且4個(gè)豎向力傳感器按懸浮框的中心對稱設(shè)置，在懸浮框的一個(gè)側(cè)面設(shè)有兩個(gè)側(cè)向力傳感器，在懸浮框的一個(gè)端面設(shè)有一個(gè)軸向力傳感器。

所述消擾構(gòu)件為實(shí)心長細(xì)不銹鋼圓管，并為了安裝方便，在不銹鋼圓管的兩端采用圓弧過渡。不銹鋼管消擾機(jī)理：鋼管側(cè)向剛度很小，對于非軸向的力分擔(dān)較少，可以保證各方向的力均由該方向的傳感器測量得到，而受其他方向的傳感器的影響較小。