[发明专利]一种基于磁悬浮原理的桥梁节段模型风洞试验悬挂系统

说明书

本发明涉及一种基于磁悬浮原理的节段模型悬挂系统，包括结构相同的两组悬挂支撑装置，两组悬挂支撑装置分别与节段试验模型的两端连接，且相互对称设置，每组悬挂支撑装置分别包括风攻角调节板、支撑框架、竖直颤振测量组件和扭转颤振测量组件，所述的风攻角调节板固定于风洞侧壁外部，支撑框架通过竖直颤振测量组件安装于风攻角调节板上，能够沿竖直方向运动，扭转颤振测量组件安装于支撑框架上，且与节段试验模型连接，能够带动节段试验模型做扭转运动，竖直颤振测量组件通过弹簧提供节段试验模型竖直方向的刚度，扭转颤振测量组件通过磁悬浮提供节段试验模型扭转方向的刚度，与现有技术相比，本发明具有稳定可靠、可实现无阻尼振动等优点。

技术领域

本发明涉及桥梁节段模型风洞试验悬挂系统，尤其是涉及一种基于磁悬浮原理的节段模型悬挂系统。

背景技术

随着现代桥梁向大跨度的方向发展，风荷载作用下的桥梁颤振问题逐渐凸显，是一种破坏性的弯扭耦合自激振动，严重时会导致桥梁振幅逐步增大至结构破坏。因此节段模型风致振动试验是桥梁设计过程中的重要依据，其中节段模型的悬挂支撑装置需要满足对刚度和阻尼的线性度好、气流干扰小、线性变形能力强等要求。

目前常用的悬挂支撑装置是采用上下一共八根竖向弹簧悬挂支撑桥梁节段模型，装置简便易用，当节段模型自由振动的振幅较小时，竖向弹簧可以同时提供竖向和扭转刚度，并近似满足线性几何刚度条件。但当扭转幅度较大时，容易导致竖向弹簧的侧向倾斜从而引起弹簧悬挂系统提供的扭转刚度产生非线性变化，致使实际上无法模拟大攻角大振幅的风洞试验现象，无法为桥梁的设计提供可靠的试验数据。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种两自由度大振幅的基于磁悬浮原理的桥梁节段模型风洞试验悬挂系统，该系统在试验中，可以同时实现节段模型的大振幅竖向运动和扭转运动，并且满足两自由度刚度基本保持不变以及阻尼较小的要求，符合实际桥梁颤振时的发散自激振动状态，从而为桥梁设计提供更可靠的试验数据。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于磁悬浮原理的节段模型悬挂系统，包括结构相同的两组悬挂支撑装置，所述的两组悬挂支撑装置分别与节段试验模型的两端连接，且相互对称设置，每组悬挂支撑装置分别包括风攻角调节板、支撑框架、竖直颤振测量组件和扭转颤振测量组件，所述的风攻角调节板固定于风洞侧壁外部，所述的支撑框架通过竖直颤振测量组件安装于风攻角调节板上，能够沿竖直方向运动，所述的扭转颤振测量组件安装于支撑框架上，且与节段试验模型连接，能够与节段试验模型共同做扭转运动，所述的竖直颤振测量组件通过弹簧提供节段试验模型竖直方向的刚度，所述的扭转颤振测量组件通过磁悬浮提供节段试验模型扭转方向的刚度。

进一步地，所述的竖直颤振测量组件包括竖向导轨和弹簧，所述的支撑框架上开设竖直方向的滑槽，所述的竖向导轨插设于支撑框架的滑槽内，且顶端固定安装于风攻角调节板上，所述的支撑框架能且仅能沿竖向导轨上下运动，所述的弹簧的一端与风攻角调节板固定连接，另一端与支撑框架固定连接。

进一步优选地，所述的滑槽分别开设于支撑框架的两侧，所述的竖向导轨设置两根，与支撑框架两侧的滑槽对应设置，所述的弹簧设置两根，分别设置于支撑框架的两侧，提高竖直方向运动的稳定性。

更进一步地，所述的竖直颤振测量组件还包括挂钩连接板和弹簧挂钩，所述的挂钩连接板通过螺栓固定安装于风攻角调节板上，所述的弹簧挂钩分别设置于弹簧的两端，所述的弹簧的两端分别挂设于弹簧挂钩上，两端的弹簧挂钩分别用于连接挂钩连接板和支撑框架，能够稳定安装弹簧。

进一步优选地，所述的支撑框架在竖直导轨上最小可移动距离为0.4m，所述的支撑框架的长和宽根据实验条件进行调整设置，所述的支撑框架采用铝合金空心管材加工，质量小于等于2kg，所述支撑框架两侧滑槽的内壁光滑，且涂抹机械用润滑油。