[发明专利]测定悬索管道桥在紊流风场中气动力相关性的试验方法

说明书

本发明涉及一种测定悬索管道桥在紊流风场中气动力相关性的试验方法，包括以下步骤：制作管道桥节段模型，沿每个模型下部分管道壁内的中心位置设置找平垫块；制作固定支架，所述固定支架包括一个横梁和位于横梁两端的立柱；制作固定垫块；将固定有测力天平和固定垫块的若干个管道桥节段模型与固定支架依次连接；在风洞中设置紊流风场和两个风速仪，两个风速仪以不同间距分别测定紊流风场的特性；将管道桥节段模型放置于风洞中，变换两个固定有测力天平的管道桥节段模型的位置，分别测定所述管道桥节段模型的气动力，并根据试验结果分析得出紊流风场以及气动力的相关性。本发明使得悬索管道桥在风场中气动力相关性的模拟精度得到了极大的提高。

技术领域

本发明涉及一种测定悬索管道桥在紊流风场中气动力相关性的试验方法，属于悬索管道桥在紊流风场中的气动力特性研究领域。

背景技术

悬索管道桥相比于公路悬索桥其主梁截面较窄，对风荷载的作用非常敏感。目前在悬索管道桥的抗风特性研究中，关于其静力特性的研究较多，而对于其动力特性的研究相对较少。悬索管道桥在风荷载作用下的动力作用主要有颤振、驰振、抖振和涡激振动等。其中，抖振主要由风速中的脉动成分引起。当前国内外的研究中多以均匀流作用下桥梁的受力特性为主，而实际在自然界中，桥梁所受到的风均是含有脉动成分的紊流风。因此，对悬索管道桥在紊流风作用下进行受力分析很有必要。

通常进行桥梁气动力试验研究时，需要设置一个刚度非常大的固定支架用来固定模型和测力天平。固定支架多架设在模型下方，由于要保证固定支架的刚度，通常固定支架的尺寸都设计的较大，这样会严重影响到模型下部的气流状态，从而导致试验结果不能反应真实情况。

发明内容

为了解决这一问题，本发明的目的在于提供一种测定悬索管道桥在紊流风场中气动力相关性的试验方法。本发明根据悬索管道桥的结构特点，其主梁断面中，管道占据了相当大的比重，管道内部中空，可以利用这部分空间来设置固定支架使得支架包裹在管道内部而不会改变管道桥在风场中的绕流特性。从而使得试验结果更加符合管道桥在紊流风场中的真实受力情况。本发明适用于悬索管道桥在风洞中的气动力相关性试验，为悬索管道桥的抗风设计提供有力的试验技术支撑。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种测定悬索管道桥在紊流风场中气动力相关性的试验方法，包括以下步骤：

步骤1，制作若干个相同的管道桥节段模型，并沿每个管道桥节段模型的管道部分的中轴线将所述管道桥节段模型切分为模型上部分和模型下部分，沿每个模型下部分管道壁内的中心位置设置找平垫块；

步骤2，制作用于在风洞中固定所述管道桥节段模型的固定支架，所述固定支架包括一个横梁和位于横梁两端的立柱，所述立柱的顶端连接所述横梁，所述立柱的底端固定在地面上；

步骤3，将两个测力天平上下分别固定上垫片A和下垫片A；

步骤4，制作用于连接管道桥节段模型和固定支架的若干个固定垫块；

步骤5，将固定有上垫片A和下垫片A的测力天平与其中两个模型下部分内的找平垫片固定在一起，再将固定垫块与其余模型下部分内的找平垫片固定在一起；

步骤6，将固定有测力天平和固定垫块的若干个管道桥节段模型与固定支架沿横梁的长度方向依次连接，其中，所述固定支架的横梁穿过依次连接的若干个管道桥节段模型的管道部分内部；

步骤7，在风洞中设置紊流风场，在紊流风场中设置两个风速仪，所述两个风速仪以不同间距分别测定紊流风场的特性；

步骤8，将固定在固定支架上的管道桥节段模型放置于风洞中，根据试验工况变换两个固定有测力天平的管道桥节段模型的位置，分别测定所述管道桥节段模型的气动力，其中两个固定有测力天平的管道桥节段模型的相对位置为试验工况的变化参数，并根据试验结果分析得出紊流风场以及气动力的相关性。