[发明专利]一种装配式大跨斜拉桥动力试验系统

说明书

本发明涉及一种装配式大跨斜拉桥动力试验系统，包括装配式主梁、若干斜拉索以及装配式桥塔，装配式主梁通过若干斜拉索悬吊于装配式桥塔上形成空间受力系统；装配式主梁由若干主梁装配模块啮合形成，并通过横向和纵向预应力索连接成整体，质量调节系统对称设置于装配式主梁两侧；装配式桥塔的竖直立柱由固定部分和若干立柱装配模块以榫卯形式连接。本发明通过改变主梁装配模块数量、质量调节系统质量、预应力索索力，实现主梁长度、宽度、重量和刚度的调节；通过改变立柱装配模块数量，实现桥塔高度和刚度的调节；能够对不同跨度、不同高度、不同形式大跨斜拉桥动力特性的准确模拟。

技术领域

本发明涉及一种装配式大跨斜拉桥动力试验系统，属于桥梁试验装置。

背景技术

斜拉桥由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合形成的结构体系，具有重量轻、用料省、跨越能力强等优点，已成为大跨桥梁的主要形式。自1955年在瑞典建成主跨182.6米的新斯物罗姆海峡钢斜拉桥以来，斜拉桥在世界各地不断涌现，跨度也不断刷新。2012年完工的世界最大跨度斜拉桥——俄罗斯岛大桥，主跨达到1104米。得益于材料科学和建造技术的发展，斜拉桥正不断向超长、超柔方向发展。

大跨斜拉桥具有重量轻、刚度低等显著特点，对风荷载、地震、车辆荷载、水流等动力荷载非常敏感。因此，准确掌握大跨斜拉桥的动力特性是进行结构抗风、抗震设计并保证安全性、适用性、耐久性的重要环节。获取斜拉桥动力特性的方法主要有理论分析、数值模拟和模型试验三种。由于大跨斜拉桥传力机制和几何构造异常复杂，理论分析需要进行大幅简化，结果的准确性难以保证。数值模拟需要引入大量假定，分析结果的可靠性依赖于结构特征参数的准确输入和边界条件的合理设置。模型试验根据结构设计参数或实际结构制作小比例或等比例试验装置，然后在试验装置上进行的试验，获得大跨斜拉桥的动力特性。相比于理论分析和数值模拟，模型试验有更高的准确性和易操作性，是进行大跨斜拉桥动力特征分析的重要手段。

已有学者针对不同的试验目的设计了多种斜拉桥试验装置。石家庄铁道大学杜彦良等设计了一种适用于损伤识别的独塔斜拉桥模型试验系统，由独塔斜拉桥试验模型、杠杆加载系统及索力测试系统共同构成，独塔斜拉桥试验模型包括装配在一起的主梁、主塔斜拉索、支座、基座和支撑立柱。中南大学朱志辉等设计了一种铁路斜拉桥试验模型，包括铁路斜拉桥体、桥体刚性连接件、铺设于铁路斜拉桥体上用于试验车运行的钢轨，铁路斜拉桥体先分段制作，然后通过桥体刚性连接件拼装组合而成。中南大学颜东煌等设计了一种试验用斜拉桥及安装方法，包括水平设置的主梁、竖直设置的剪力墙和多根斜拉索，多根斜拉索的两端分别与主梁和剪力墙锚固连接。

综上看，已有斜拉桥试验装置的跨度、质量、刚度、塔高等决定结构动力特性的关键参数固定，无法根据不同斜拉桥的结构参数进行调整。然而，为了满足通行和安全的需要，实际工程中大跨斜拉桥的跨度、高度等结构参数千变万化，重新设计斜拉桥试验装置存在造价高、周期长等弊病。因此，非常有必要设计一种能够根据大跨斜拉桥跨度、质量、刚度、塔高等结构参数变化而灵活调整的动力试验装置，以满足不同大跨斜拉桥动力特性试验的需要。

发明内容

本发明提供一种装配式大跨斜拉桥动力试验系统，适应性强、安装拆卸方便且可重复利用，应用范围广。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种装配式大跨斜拉桥动力试验系统，包括装配式主梁、若干斜拉索以及装配式桥塔，装配式主梁通过若干斜拉索悬吊于装配式桥塔上；

前述装配式主梁的长度、宽度、刚度以及质量均可调节；

前述装配式桥塔的刚度以及高度均可调节；

作为本发明的进一步优选，所述装配式主梁包括若干分主梁，设定沿着分主梁长边方向的为端部，沿着分主梁短边方向的为两侧；

若干分主梁并列贴合排布形成一体的装配式主梁，且若干分主梁的端部平齐；分主梁的两端通过纵向锚固装置压紧；