[发明专利]一种钢桁架拱桥风洞试验模型的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢桁架拱桥风洞试验模型，尤其是一种钢桁架拱桥风洞试验模型的制备方法。

 

背景技术

风洞试验，是指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。

大跨钢桁架拱桥是风敏感型结构体系，风荷载是此类型拱桥设计的控制荷载之一。故在该桥梁设计过程中，设计模型进行桥梁风洞试验，研究和试验其抗风性能显得很有必要。

目前在国内外开展钢桁架拱桥风洞全桥气弹模型风洞试验甚少。因为风洞试验时，不可能采用原桥大小的桥梁模型，只能采用体积比例缩小后的桥梁模型，这种桥梁模型要能够测试出实际桥梁的抗风能力，就必须在设计桥梁模型时，使其刚度、质量系统和几何外形能够满足相似比原则。实际设计时，要满足上面所述的相似比原则，难度极大。钢桁架拱结构被缩尺后，无法采用单独等效的每根桁架杆件来满足气弹试验要求。故现有的桥梁模型会导致试验结果精确度低，难以用于实际桥梁抗风性能的评估。

 

发明内容

针对上述问题和不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种制造方便，成本低廉，利于实施且能够提高风洞试验准确度的桥梁风洞试验模型的制备方法。

为了解决上述问题，本发明采用了以下的技术方案。

一种钢桁架拱桥风洞试验模型的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，a、先根据做试验的风洞大小及实桥尺寸，确定实体模型外形缩小尺寸比例数值和缩小后的外形数值，该数值需确保制得的桥梁模型能够用于该风洞进行试验；b、再根据风洞试验相似原理，计算确定实体模型（即试验模型）的刚度和质量的缩小比例数值和实际缩小后的刚度数值和质量数值；c、采用集中刚度法设计并制作钢骨架作为实体模型核心件，该钢骨架的刚度数值与计算得到的试验模型刚度数值一致，钢骨架的外形数值在长度方向上与计算得到的试验模型长度方向外形数值一致，在宽度方向上小于计算得到的试验模型宽度方向外形数值，钢骨架质量及质量惯性矩数值小于计算得到的试验模型数值，钢骨架上沿长度方向间隔设置有若干向周向延伸出的支撑杆；d、增加配重块到钢骨架上，使其质量及质量惯性矩数值与计算得到的试验模型数值一致（其中质量惯性矩数值应尽量保持一致）；e、再采用轻质板材拼接成若干套筒式结构的外衣，外衣分段套接在钢骨架外并固定在支撑杆上并形成试验模型的外形，其外形与计算得到实体模型的外形数值一致，为避免外衣提供刚度特采取每相邻两段外衣之间留有间隙等措施。

本方法中，采用单独加工一个钢骨架作为核心件，使其单独满足模型刚度系统的要求，然后采用增加配重块的方式满足模型质量系统的要求，最后单独设置轻质的板材作为外衣，使其满足外形系统的要求，由于板材为塑料板或木板等制成的轻质板材，基本不会对质量系统产生影响，相邻两段外衣之间留有间隙，故外衣也基本不会对刚度系统产生影响。这样即解决了以往的桥梁模型在刚度、质量系统和几何外形三方面难以匹配的问题；即可同时满足桥梁模型在刚度、质量系统和几何外形三方面的相似比，使制得模型的阻尼系数能够最大程度地接近原桥阻尼系数，提高了风洞试验准确度。

综上所述，本方法制得的桥梁风洞试验模型能够很好地满足桥梁模型在刚度、质量系统和几何外形三方面的相似比，能够更好地符合风洞试验要求，提高了风洞试验准确度。同时，本方法还具有制造方便，成本低廉，利于实施等优点。

 

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。