[發明專利]一種冰-水-墩柱相互作用試驗裝置

有效

• 申請號: 202010520880.0
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111579268B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 邱文亮;彭容新;姜萌;姜濤;吳甜宇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 蓋小靜

本發明公開了一種冰?水?墩柱相互作用試驗裝置，包括水槽頂部兩側安裝有對稱設置的運動軌道，所述運動軌道上面滑動連接有水平運動支架，在水平運動支架前端設有前滑動梁，后端設有后滑動梁，所述前滑動梁、后滑動梁的兩側通過鋼板連接有滾輪；所述水平運動支架一端固定有接頭，所述接頭通過內設的軸承與水平加載絲桿一端相連，另一端穿過反力梁與電機相連；試驗墩柱下部伸入水槽的水及冰層中，所述試驗墩柱頂部通過連接扣件與水平運動支架相連，在水平運動支架與試驗墩柱中部之間設有壓力傳感器。本裝置對各機械結構的操作要求較低，便于觀測冰層的斷裂和破碎過程與墩柱的結構響應，為寒區橋梁的抗冰試驗研究提供了一種簡單有效的技術方案。

技術領域

本發明屬于橋梁、水利和寒區工程綜合領域，具體涉及一種冰-水-墩柱相互作用試驗裝置。

背景技術

長久以來，我國北部地區的大量水庫、海洋、河流、湖泊的水面在冬季易出現結冰并形成冰蓋。冰層的變形與流冰的作用會造成其上的橋梁產生變形或損壞，威脅其安全。隨著我國交通和水利事業的不斷發展，交通網逐漸向高緯度與高海拔地區延展，高寒地區的橋梁越來越多。隨之而來，寒區橋梁在冰荷載作用下出現大量的變形與局部損壞，可能造成生命財產的巨大損失和不利的社會影響。故對寒區水工建筑進行抗冰性能評估與抗冰設計已成為寒區水工建設的重大需求，而抗冰評估與抗冰設計的關鍵是如何開展寒冷環境下冰-水-墩柱相互作用的試驗研究。若直接在實際工程上進行實驗研究，則耗費耗時巨大。

現目前實驗室研究低溫環境下冰-水-墩柱相互作用的試驗裝置仍然很少，僅存的大多為大型試驗裝置，其建設與試驗的成本很高，難以廣泛應用于現有實際工程中冰荷載試驗的驗證與橋梁的安全評估。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種冰-水-墩柱相互作用試驗裝置，其試驗在小型水槽中進行，便于建設，制作成本較低，對低溫環境實驗室的場地和環境要求較低。且該裝置易于操作，便于觀察，為寒區橋梁的抗冰試驗研究提供了一種簡單有效的技術方案。

為實現上述目的，本申請的技術方案為：一種冰-水-墩柱相互作用試驗裝置，包括水槽、水平運動支架、運動軌道、前滑動梁、后滑動梁、反力梁、水平加載絲桿、壓力傳感器、連接扣件、電機、激光測距儀；所述水槽頂部兩側安裝有平行且對稱設置的運動軌道，所述運動軌道上面滑動連接有水平運動支架，在水平運動支架前端設有前滑動梁，后端設有后滑動梁，所述前滑動梁、后滑動梁的兩側通過鋼板連接有滾輪，該滾輪滾動連接于運動軌道的凹槽內；所述水平運動支架一端固定有接頭，所述接頭通過內設的軸承與水平加載絲桿一端相連，所述水平加載絲桿另一端穿過反力梁與電機相連，所述反力梁、電機均固定在水槽頂部的一端，所述水槽頂部的另一端設有激光測距儀；試驗墩柱下部伸入水槽的水及冰層中，所述試驗墩柱頂部通過連接扣件與水平運動支架相連，在水平運動支架與試驗墩柱中部之間設有壓力傳感器。

進一步的，所述水平運動支架包括水平鋼架，在水平鋼架上固定有水平桿，所述水平桿一端上部設有豎桿，另一端上部與斜桿底部相連，所述斜桿頂部連接至豎桿頂部的后端，所述豎桿頂部的兩側分別與斜支撐桿頂部相連，所述斜支撐桿底部分別固定在水平鋼架兩側。

進一步的，其中一個斜支撐桿上安裝有支架，該支架上固定有攝像裝置，所述攝像裝置的攝像頭對準試驗墩柱與冰層的連接處。

進一步的，所述水平運動支架的水平桿、水平加載絲桿與壓力傳感器在同一軸線上。

進一步的，所述連接扣件包括U型架和鉸軸，所述鉸軸貫穿豎桿頂部與U型架端部連接，所述U型架套接于試驗墩柱頂部。

更進一步的，所述鉸軸上涂有潤滑油，與豎桿頂部可轉動連接。

更進一步的，所述激光測距儀對準試驗墩柱寬度中心位置。

更進一步的，所述水槽中的水面距離水槽頂部90-110mm，試驗墩柱下部位于水面下190-210mm。