[发明专利]一种模拟船桥碰撞的试验装置

说明书

本发明公开了一种模拟船桥碰撞的试验装置，包括安装在底座的船首模型、目标桥墩和用于驱动船首模型撞击目标桥墩的动力装置，底座上安装有用于引导船首模型撞击目标桥墩的导向组件，还包括主梁、安装在底座上的下连接座和安装在底座上且分设于目标桥墩两侧的两个临近桥墩，目标桥墩的下端连接于下连接座上，主梁支承安装在目标桥墩和两个临近桥墩的上端。本发明的结构简单、使用方便、工作稳定可靠，能够准确模拟船桥碰撞的真实情况、获得真实准确的试验结果。

技术领域

本发明涉及船桥碰撞技术领域，具体涉及一种模拟船桥碰撞的试验装置。

背景技术

在设计通航水域桥梁时，必须考虑受到船撞的问题，否则，可能导致桥梁结构在遭到船撞时被破坏甚至倒塌，造成巨大的经济损失、人员伤亡以及非常负面的社会影响。据统计，1960年至2007年，世界上有34座重要桥梁因船撞而倒塌，造成了346人死亡，因此，通过试验模拟船舶撞击桥墩探讨桥墩安全性能方面的缺陷是我们所关注的重点。船桥撞击试验是一种破坏性试验，若采用实尺模型，对试验装置和试验场地要求比较高，成本消耗巨大，不利于研究的开展，计算机仿真对船桥碰撞研究成本低、研究周期短，为研究桥墩的安全性能提供了方便。

目前，模拟船舶撞击桥墩的试验装置主要有两种：（1）重物通过自由落体运动撞击被测桥墩，如落锤试验装置；（2）通过摆锤试验装置，重物绕一点旋转撞击被测试物。两种试验装置形式虽不同，但作用机理十分的相似，在试验中，撞击物往往采用刚度较大的质量块，碰撞接触面一般是平面或者是半球形曲面，无法模拟真实船舶撞击桥墩的过程，因为在真实船舶撞击桥墩的过程中，由于接触力的作用船舶的接触面会发生一定的变形；在试验过程中采用的碰撞物刚度往往很大，碰撞物视为刚体，没有变形，造成接触面的接触力比真实接触力大；这类试验装置无法模拟带有球艏船只的碰撞过程，在相同质量和相同速度的情况下，不同类型的船只碰撞桥墩，桥墩的破坏情况和损伤程度有很大的差异，特别是对于有球艏的和无球艏的船只，碰撞结构有较大的差异；更重要的一点是，在试验的过程中，现有的船桥碰撞试验装置没有考虑桥墩上部结构和下部结构对碰撞过程桥墩破坏的影响，不能真实的模拟桥墩所受的边界条件，并且在船桥碰撞实例中，并非全是船舶正面撞击桥墩中心，对于单墩双跨桥墩，其横向刚度远大于纵桥向刚度，船舶正面偏心撞击桥墩对桥墩的损伤可能会更大，目前的试验装置无法模拟该种碰撞情况，但这种情况真实存在。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、使用方便、工作稳定可靠、能够准确模拟船桥碰撞的真实情况、获得真实准确的试验结果的模拟船桥碰撞的试验装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种模拟船桥碰撞的试验装置，包括安装在底座的船首模型、目标桥墩和用于驱动船首模型撞击目标桥墩的动力装置，所述底座上安装有用于引导船首模型撞击目标桥墩的导向组件，还包括主梁、安装在底座上的下连接座和安装在底座上且分设于目标桥墩两侧的两个临近桥墩，所述目标桥墩的下端连接于下连接座上，所述主梁支承安装在目标桥墩和两个临近桥墩的上端。

上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述试验装置还包括用于在重力方向上对目标桥墩施加压力的轴力补偿组件。

上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述轴力补偿组件包括拉绳、定滑轮、弹性伸缩部件和伸缩式调力部件，所述定滑轮安装在下连接座上，所述拉绳的一端与目标桥墩的上端相连，另一端绕过定滑轮与伸缩式调力部件相连，所述弹性伸缩部件压设安装在伸缩式调力部件和下连接座之间并能通过伸缩式调力部件调节压缩量。

上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述轴力补偿组件还包括用于检测拉绳拉力大小的传感器。

上述的模拟船桥碰撞的试验装置，优选的，所述下连接座包括承台、安装在底座上的基座和安装在基座上的多个桩基，所述承台支承在多个桩基的上端，各桩基通过紧固件与承台固定连接或者直接嵌固在承台中，所述目标桥墩的下端通过紧固件与承台固接。