[实用新型]可大振幅扭转的桥梁节段颤振响应风洞试验设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种桥梁节段模型风洞试验设备，尤其涉及一种可大振幅扭转的桥梁节段颤振响应风洞试验设备。

背景技术

随着现代桥梁向大跨、纤细、轻柔的方向发展，施工技术又使得桥梁结构阻尼比越来越低，其风致振动问题越来越突出。其中桥梁颤振是一种破坏性的纯扭转或弯曲和扭转耦合的发散自激振动，严重时振动的主梁通过气流的反馈作用不断吸收能量克服结构自身阻尼，导致振幅逐步增大直至结构破坏。因此，需要进行桥梁节段颤振响应的风洞试验，以得到桥梁节段的颤振响应的试验数据，从而为桥梁的抗风设计、施工和维护提供试验依据。

现有的风洞试验中对桥梁节段模型的四角常采用上四根、下四根共八根弹簧，悬挂对拉的方式进行支撑。桥梁节段模型的竖向和侧向运动幅度较大，但是其扭转幅度小，与桥梁颤振是纯扭转或弯曲和扭转耦合的发散自激振动的状态严重不符，实际无法得到桥梁颤振后的颤振响应，不能为桥梁的抗风设计、施工和维护提供可靠的试验依据。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可大振幅扭转的桥梁节段颤振响应风洞试验设备，该设备在试验时，可以同时实现桥梁节段模型的竖向运动、侧向运动、和大振幅扭转运动；这种桥梁节段模型的运动状态与桥梁颤振发生时的纯扭转或弯曲和扭转耦合的发散自激振动的状态相符，能得到桥梁颤振后的颤振响应，从而能为桥梁的抗颤振设计、施工和维护提供更准确、可靠的试验依据。

本实用新型为实现发明目的，所采用的技术方案是：一种可大振幅扭转的桥梁节段颤振响应风洞试验设备，包括设置在风洞1内的桥梁节段模型2、支撑桥梁节段模型2的多弹簧支架3；其特征是：

所述的桥梁节段模型呈两端开口的箱形，桥梁节段模型的端部开口处螺纹连接固定套筒；纵梁穿过固定套筒及桥梁节段模型的内腔；固定套筒上设有锁紧纵梁的锁紧螺钉；

所述的纵梁穿出桥梁节段模型的端部与纵向斜拉杆的下部内侧连接；纵向斜拉杆的下部外侧的平直端连有轴承；轴承的上接垫板螺纹连接于多弹簧支架的下横杆上；

所述的多弹簧支架的构成是：前部的上横梁的左端和右端通过横梁套筒分别套在前左部和前右部的竖杆上；后部的上横梁的左端和右端通过横梁套筒分别套在后左部和后右部的竖杆上；上横梁的底部通过两根竖向弹簧悬挂连接下横杆；下横杆的上表面固定两根竖连杆，竖连杆的中上部通过横向斜弹簧与纵向斜拉杆的上部连接；下横杆的端部通过横向弹簧与竖杆相连。

所述的下横杆上表面两侧和竖连杆的中上部都设置有多个弹簧连接孔。

所述的两根竖连杆上的横向斜弹簧与对应的下横杆在一个平面内。

纵梁穿出桥梁节段模型的端部与纵向斜拉杆的下部内侧连接的具体结构是；纵向斜拉杆的下部内侧固定一个纵向水平的连接套筒，纵梁的端部套合在连接套筒内，且连接套筒上设有锁紧螺钉。

本实用新型的工作过程和工作原理是：

实验前，给桥梁节段模型施加一个竖向振动，通过桥梁节段模型侧向及底端设置的激光位移传感器采集位移数据来计算其竖向运动频率，通过调整竖向弹簧的刚度来调节桥梁节段模型的竖向运动频率。同样，给桥梁节段模型施加一个横向振动，计算后，通过调整横向弹簧的刚度来调节桥梁节段模型的横向运动频率。给桥梁节段模型施加扭转振动，计算后，通过调整横向斜弹簧的刚度以及竖向弹簧和横向斜弹簧的力臂，可以调节桥梁节段模型的扭转运动频率。

开启风机，风洞的纵向来风即吹向纵梁上的桥梁节段模型，桥梁节段模型会慢慢振动，同时通过桥梁节段模型侧向及底端所设置的激光位移传感器采集位移数据，一旦发生颤振后，横向斜弹簧和轴承的共同作用使得桥梁节段模型发生大振幅扭转，同时采集到桥梁节段模型颤振后的颤振响应数据

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的弹簧悬挂的下横杆上的轴承与纵向斜拉杆的下部外侧相连，纵向斜拉杆的下部内侧与桥梁节段模型相连，释放了模型的扭转自由度，再加纵向斜拉杆的上部通过横向斜弹簧与下横杆相连，使得桥梁节段模型具备大振幅扭转能力。横向斜弹簧、横向弹簧与竖向弹簧共三组弹簧的组合构成的三自由度弹簧悬挂连接的桥梁节段模型，使设备在试验时，可以同时实现桥梁节段模型的竖向运动、侧向运动和大振幅扭转运动；这种桥梁节段模型的运动状态与桥梁颤振发生时的纯扭转或弯曲和扭转耦合的发散自激振动的状态相符，能得到桥梁颤振后的颤振响应，从而能为桥梁的抗颤振设计、施工和维护提供更准确、可靠的试验依据。

进一步，本实用新型的下横杆上表面两侧和竖连杆的中上部都设置有多个弹簧连接孔。

这样，能够很方便的调节弹簧的力臂来完成对频率的调节。