[發(fā)明專利]以風(fēng)洞為基礎(chǔ)的風(fēng)-結(jié)構(gòu)-地基耦合同步試驗(yàn)系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011108727.3
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112229599A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林坤;劉紅軍;肖少輝;楊婷;胡云鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08;G01M9/04
• 代理公司: 深圳益諾唯創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44447
• 代理人: 肖婉萍

本發(fā)明公開了一種以風(fēng)洞為基礎(chǔ)的風(fēng)?結(jié)構(gòu)?地基耦合同步試驗(yàn)系統(tǒng)，包括結(jié)構(gòu)、模擬地基、加速度傳感器、攝像機(jī)、激光位移傳感器、測力裝置以及動態(tài)信號分析儀等測試設(shè)備，結(jié)構(gòu)包括上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；該試驗(yàn)系統(tǒng)與大氣邊界層風(fēng)洞相結(jié)合；上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)固定連接后埋設(shè)在模擬地基里；加速度傳感器、測力裝置、激光位移傳感器等設(shè)備根據(jù)測量需求進(jìn)行相應(yīng)布設(shè)；動態(tài)信號分析儀作為數(shù)據(jù)采集和分析中心，各測量通道分別與相應(yīng)測試裝置、儀器等連接。本發(fā)明提供的耦合同步試驗(yàn)系統(tǒng)，能夠同時(shí)考慮風(fēng)荷載、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及模擬地基對結(jié)構(gòu)的影響，而且可以模擬出結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)動力特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)動力特性測試系統(tǒng)，尤其涉及一種以風(fēng)洞為基礎(chǔ)的風(fēng)-結(jié)構(gòu)-地基耦合同步試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

建立在地面上的高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)(如，風(fēng)力發(fā)電機(jī)、輸電塔、無線通信信號轉(zhuǎn)播塔等)及大跨結(jié)構(gòu)(如，斜拉橋、會展中心、體育館)等建筑物都屬于風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)(簡稱結(jié)構(gòu)，下同)。在風(fēng)荷載的作用下，結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生振動，由于流固耦合作用以及結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間的耦合作用，結(jié)構(gòu)動力特性較為復(fù)雜，而且可能發(fā)生改變，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)以及安全性。故此，正確把握結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)動力特性，對保證結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全性來說十分重要。

多數(shù)學(xué)者在研究結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)動力特性時(shí)，并未考慮結(jié)構(gòu)-地基的耦合作用，僅單純研究了結(jié)構(gòu)與風(fēng)載之間的相互作用，這種研究未準(zhǔn)確模擬結(jié)構(gòu)的實(shí)際結(jié)構(gòu)特征、工作環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述問題，本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種以風(fēng)洞為基礎(chǔ)的風(fēng)-結(jié)構(gòu)-地基耦合同步試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過大氣邊界層風(fēng)洞、縮尺結(jié)構(gòu)模型、模擬地基來模擬結(jié)構(gòu)-地基耦合作用下結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)動力特性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種以風(fēng)洞為基礎(chǔ)的風(fēng)-結(jié)構(gòu)-地基耦合同步試驗(yàn)系統(tǒng)，包括結(jié)構(gòu)、模擬地基、加速度傳感器、攝像機(jī)、激光位移傳感器、測力裝置以及動態(tài)信號分析儀，所述結(jié)構(gòu)包括上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；該試驗(yàn)系統(tǒng)與大氣邊界層風(fēng)洞相結(jié)合；其中：

所述模擬地基位于大氣邊界層風(fēng)洞地面的下沉洞體中；

所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的下端埋設(shè)在模擬地基里，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的上端外露在模擬地基外并與所述上部結(jié)構(gòu)的下端沿豎直方向固定連接；

所述測力裝置設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)上，用于測量所述結(jié)構(gòu)在模擬大氣邊界風(fēng)荷載作用下各部位產(chǎn)生的應(yīng)力及彎矩；

所述攝像機(jī)設(shè)置在所述模擬地基表面，且所述攝像機(jī)的鏡頭對準(zhǔn)所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與模擬地基表面的交界處，用于拍攝所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在模擬大氣邊界風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的側(cè)向位移和/或豎向位移以及模擬地基表面的變形；

所述激光位移傳感器的數(shù)量兩個(gè)以上，分別設(shè)置在上部結(jié)構(gòu)頂端附近以及模擬地基表面，用于測量上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在風(fēng)洞模擬的大氣邊界風(fēng)荷載的作用下所產(chǎn)生的順風(fēng)向、橫風(fēng)向位移；

所述加速度傳感器數(shù)量為兩個(gè)以上，沿豎直方向間隔設(shè)置在所述上部結(jié)構(gòu)上，用于測量風(fēng)荷載作用下上部結(jié)構(gòu)的加速度時(shí)程；

所述動態(tài)信號分析儀分別與所述激光位移傳感器、攝像機(jī)、測力裝置及加速度傳感器連接，用于采集相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，進(jìn)而研究結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)動力特性。

所述耦合同步試驗(yàn)系統(tǒng)，其中，所述模擬地基裝填在一個(gè)土桶里，在所述土桶的底部設(shè)有排水管道，該土桶置于所述下沉洞體中。

所述耦合同步試驗(yàn)系統(tǒng)，其中，在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的表面沿垂直方向設(shè)有刻度值，以毫米為最小刻度單位。

所述耦合同步試驗(yàn)系統(tǒng)，其中，所述測力裝置為測力天平、測力單元或應(yīng)變片。

所述耦合同步試驗(yàn)系統(tǒng)，其中，所述激光位移傳感器分為上部結(jié)構(gòu)激光位移傳感器和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)激光位移傳感器。