[发明专利]车-曲线桥耦合系统动力实验设备及方法

说明书

本发明公开了一种车‑曲线桥耦合系统动力实验设备及方法，属于桥梁工程试验技术领域，包括曲线梁模型、行走装置、驱动装置和数据采集系统，环形的曲线梁模型通过支座与基座相连；行走装置包括钢悬架及能够行驶在曲线梁模型顶部的行走轮，与钢悬架中心相连的驱动装置驱动其转动；钢悬架与行走轮之间设有伸缩机构和加载调整部件；曲线梁模型包括辅助曲线梁及由亚克力板制作的实验曲线梁。通过改变加载及行走轮位置，利用橡胶条及粘有砂粒的橡胶板来模拟路障，在拟损伤的实验曲线梁截面的底板及腹板上粘不同质量块模拟不同程度损伤；将测量元件设于实验曲线梁上采集数据，对实验曲线梁模型进行跨中动挠度测量、动应变测量及频率和模态测量。

技术领域

本发明属于桥梁工程试验技术领域，尤其涉及一种车-曲线桥耦合系统动力实验设备及方法。

背景技术

随着高速公路和城市交通立体化建设的快速发展，曲线梁桥结构线形平顺流畅、明快，且能较好地适应桥址受地形和路线限制的需要，因此在高速公路、立交工程和城市快速路中得到了广泛应用。

当汽车高速通过曲线桥时，会产生很大的离心力，不仅对曲线桥产生竖向动力冲击作用，还会由于偏心和离心力对曲线桥产生扭转动力作用，由于汽车荷载的复杂性和不确定性以及曲线桥的“弯-扭耦合”现象，使得公路曲线桥的研究相当棘手。因此非常有必要针对车辆荷载作用下曲线梁桥的动力响应进行研究分析。为了模拟汽车通过曲线桥时的真实受力情况，从而研究各种因素对曲线梁动力响应的影响情况，需要对曲线梁施加不同行车路线、不同车速、不同载重的荷载，从而得到曲线梁不同位置的一系列动力响应变化曲线。这些动力响应能够反映桥梁结构的健康状况，对进一步进行荷载识别、桥梁损伤识别、健康状态评估、寿命预测等至关重要，因此，急需一种车-曲线桥耦合系统动力测试实验设备进行曲线桥结构动力学研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种车-曲线桥耦合系统动力实验设备及方法，旨在解决上述现有技术中没有专用试验设备及方法来模拟车-曲线桥耦合系统，无法进行曲线桥结构动力学研究的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种车-曲线桥耦合系统动力实验设备，包括曲线梁模型、行走装置、驱动装置和数据采集系统，所述曲线梁模型的顶部模拟桥面为环形，所述曲线梁模型的底部设有基座，所述曲线梁模型与基座之间设有支座；所述行走装置包括钢悬架及其两端的行走轮，所述驱动装置与钢悬架的中心相连，通过驱动装置驱动行走轮沿曲线梁模型顶部模拟桥面行驶；所述钢悬架与行走轮之间设有伸缩机构和加载调整部件；所述数据采集系统中的测量元件与曲线梁模型相连；所述曲线梁模型由实验曲线梁和辅助曲线梁拼接而成，所述实验曲线梁由亚克力板制作而成。

优选的，所述实验曲线梁和辅助曲线梁分别为两段，两段实验曲线梁和两段辅助曲线梁交叉设置，所述实验曲线梁的横截面为单箱单室的箱型截面，包括顶板、底板、腹板和横隔板，作为模拟桥面的顶板设置于底板的上方，所述底板与支座相连，连接顶板与底板的两侧腹板为同心弧形板，所述横隔板垂直间隔设置，所述横隔板的四周与顶板、底板及两侧腹板相连；所述辅助曲线梁包括钢板、钢桁架和加劲肋；所述顶板与钢板之间设置伸缩缝，所述伸缩缝内填充橡胶垫。

优选的，所述腹板在烤炉内加热到125℃，再放置到曲线型模具内自然冷却成形，所述顶板、底板和横隔板由亚克力板材切割成形；所述顶板、底板、腹板和横隔板用胶水粘贴成实验曲线梁。

优选的，所述伸缩机构包括液压伸缩臂、油箱、液压泵、溢流阀和换向阀，所述液压伸缩臂包括液压缸和伸缩臂，所述液压缸的缸体与钢悬架末端相连，所述伸缩臂与行走轮的主轴相连；所述液压泵的进油口与油箱相连，所述液压泵的出油口与溢流阀和换向阀相连，所述溢流阀和换向阀的回油管与油箱相连，所述液压缸与换向阀相连。