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专利号: 2021107778377
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置,其特征在于,包括可转动固定在风洞实验室底板上的底部转盘(1),底部转盘(1)开设有多个放射状的转盘开槽(40),并通过底部转盘螺栓(3)连接有两个对称设置的E形钢板(2),E形钢板(2)上焊接有矩形钢板连接件(4),每个矩形钢板连接件(4)上方设有四个支架竖杆(7),四个支架竖杆(7)底部焊接有支架底座(5),支架底座(5)通过支架螺栓(6)与矩形钢板连接件(4)连接;两个支架竖杆(7)之间设有上横梁(37)和下横梁(36),上横梁(37)和下横梁(36)上分别安装有两个可滑动耳型套筒(8),耳型套筒(8)通过套筒螺栓(9)固定,耳型套筒(8)上预留有螺杆孔,耳型套筒(8)的螺杆孔设有螺杆(12),螺杆(12)与耳型套筒(8)连接处通过两个套筒螺帽(11)夹紧固定,且螺杆(12)另一端通过两个端板螺帽(10)连接有静态端板(13);两个支架竖杆(7)之间设有中横梁(16),中横梁(16)上焊接有旋转底座(35),旋转底座(35)上预留半圆形凹槽,旋转底座(35)正上方为旋转盖帽(18),旋转盖帽(18)与旋转底座(35)间通过二者两侧的预留螺栓孔用盖帽螺栓(17)连接固定,旋转盖帽(18)下方预留半圆形凹槽;中横梁(16)上旋转底座(35)的两侧一定距离处对称焊接有两个预留有圆端形开孔的下矩形钢片(22),带有刻度的旋转刻度盘(20)下方对称焊接有两个预留有圆端形开孔的上矩形钢片(21),且与下矩形钢片(22)通过矩形钢片螺栓(23)连接固定,以实现旋转刻度盘(20)位置的微调;旋转刻度盘(20)两侧呈扇形对称布置,两侧分别对称预留圆弧形开槽,且中间预留有U形凹槽;带旋转把手(26)的节段模型风攻角旋转套件包括端部的旋转法兰盘(28)及接近中部的风攻角固定件(24);风攻角固定件(24)整体呈长条状,且两侧分别预留有螺栓孔,攻角螺栓(25)将穿过此螺栓孔与旋转刻度盘(20)上的圆弧形开槽,用于固定住调节风攻角后的节段模型(34);风攻角旋转套件上的圆钢管穿过上述U形凹槽及旋转盖帽(18)与旋转底座(35)间的圆形孔;单个测力天平(33)呈圆柱状,两个平面分别称为连接面和测力面,连接面通过连接螺栓(31)与连接法兰盘(30)固定,测力面通过测力螺栓(32)与测力法兰盘(27)固定,连接法兰盘(30)通过旋转螺栓(38)与旋转法兰盘(28)固定,测力法兰盘(27)通过模型螺栓(39)与模型法兰盘(29)固定;模型法兰盘(29)焊接在沿节段模型通长的钢管两端,且上述的静态端板(13)预留有比上述钢管直径稍大的端板开槽(41);静态端板(13)上预留若干螺栓孔,通过端板螺栓(14)固定套在测力天平及其附近连接件外围的天平套筒(15)的底座;将风攻角旋转套件、测力天平(33)及静态端板(13)去掉后,在节段模型(34)两端贴合固定比静态试验用静态端板(13)尺寸更小的动态端板(44);模型法兰盘(29)通过悬挂螺栓(46)连接弹簧悬挂件(43),单侧弹簧悬挂件(43)悬挂在单侧支架上的四根弹簧(42)上,弹簧悬挂在螺杆(12)上;动态试验用的弹簧(42)外围套上由透明亚克力板制作的圆筒(45),圆筒(45)上下开孔分别固定在螺杆(12)及悬挂件(43)上。

2.根据权利要求1所述的兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置,其特征在于:所述底部转盘(1)中心部位设有刚度很大并可以旋转的转轴,转轴固定在实验室的底板上,可以保证底部转盘(1)的自由旋转及锁定,并保证整个底部转盘(1)平面与实验室底板保持平行,多个底部转盘开槽(40)沿底部转盘(1)中心每隔30°均匀设置,底部转盘开槽(40)里可以固定底部转盘螺栓(3),可以实现不同风偏角下的试验,当该试验装置用于兼具风洞与水槽的联合实验室中使用时,可以实现不同波浪入射角下的测试。

3.根据权利要求1所述的兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置,其特征在于:所述支架竖杆(7)优先采用圆钢管制作,当该试验装置用于兼具风洞与水槽的联合实验室中使用时,可以有效减小支架的存在对下部波浪场的干扰。

4.根据权利要求1所述的兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置,其特征在于:所述天平套筒(15)为透明亚克力板制作的圆筒形或八边形的并带有底座的套筒,天平套筒(15)制作时分成对称的两部分方便安装,且套筒底座上开有螺栓孔,可以将套筒固定在节段模型两头的静态端板(13)上。

5.根据权利要求1所述的兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置,其特征在于:所述E形钢板(2)由整块矩形钢板切割而成或者小块钢板焊接而成,单块E形钢板(2)与底部转盘开槽(40)连接处均预留有长条形孔,方便调节两侧对称支架的相对位置,进而实现该试验装置可以适用于多种长度的桥梁节段模型。

6.根据权利要求1所述的兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置,其特征在于:所述节段模型风攻角旋转套件包括端部的旋转法兰盘(28)、旋转把手(26)及接近中部的风攻角固定件(24),旋转把手(26)宜采用圆钢管制作,旋转法兰盘(28)与风攻角固定件(24)之间采用圆钢管连接,且该圆钢管穿过旋转刻度盘(20)上的U形凹槽及旋转盖帽(18)与旋转底座(35)间的圆形孔,可以实现节段模型在不同风攻角下的测试,旋转盖帽(18)配置有锁紧螺栓(19),以起到加强固定风攻角旋转套件的作用。

7.根据权利要求1所述的兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置,其特征在于:所述耳型套筒(8)可搭配长条形带孔钢片使用,用于增大或减小螺杆(12)与弹簧悬挂件(43)之间的距离,进而可以保证该试验装置适用于不同长度的弹簧,方便调节系统的振动频率。

8.根据权利要求1所述的兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置,其特征在于:所述静态端板(13)和动态端板(44)均采用预先在端板上预留开槽的方式,待端板通过开槽穿过连接节段模型(34)两头的钢管后,再将预先切掉的开槽部分补装上去用胶带固定。

9.根据权利要求1所述的兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置,其特征在于:所述中横梁(16)可以设计为两端非焊接式,而采用在支架竖杆(7)上安装可滑动扣件的方式,该扣件上带有水平托盘,用于托住中横梁(16),且扣件本身带有松紧螺栓;所述透明亚克力板制作的圆筒(45)上下开孔分别固定在螺杆(12)及悬挂件(43)上,使弹簧隔绝于风场,避免风场对弹簧阻尼及刚度的影响。

10.根据权利要求1所述的兼具桥梁节段模型静态和动态试验功能的试验装置,其特征在于:所述节段模型(34)动态试验时两头的弹簧悬挂件(43)上开有长条形孔,且易于悬挂弹簧(42)挂钩,便于实现弹簧(42)沿节段模型(34)横桥向的间距调节,进而调节模型的振动频率;所述单侧弹簧悬挂件(43)中间预留有四个圆弧形螺栓开孔,并通过悬挂螺栓(46)穿过四个圆弧形螺栓开孔连接模型法兰盘(29),方便调节动态试验时节段模型的风攻角。