[发明专利]一种测试斜风作用下桥梁气动力参数的风洞试验设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁模型风洞试验设备，尤其涉及一种测试斜风作用下桥梁气动力参数的风洞试验设备。

背景技术

随着现代桥梁跨度的不断增大，桥梁变得更加轻柔，对风的作用也越来越敏感，抗风问题已经成为大跨度桥梁建设的关键性问题。对桥梁结构进行抗风设计和风致响应验算时，桥梁气动力参数是其重要基础，因此静力气动参数的准确测量是个十分重要的环节。通常采用风洞试验设备测定桥梁气动力参数，但是现有的试验设备大多是固定的不可调节的，同时由于风洞试验条件的限制，来流风也是无法调节的。因此，现有的试验装置在研究风荷载作用下大跨度桥梁风致振动的问题时，通常只能考虑正交风这一特殊情况。而实际上桥址处的主导风常与桥跨方向成一定的偏角与攻角，相关的研究也表明了桥梁最危险的风载状态是在斜风作用下。从而亟需开发测试斜风作用下桥梁气动力参数的风洞试验设备，为桥梁抗风设计与评估验算提供更可靠的桥梁风致响应的实验数据的准确性，以保证桥梁的安全和可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁节段模型在斜风作用下的气动参数测试风洞试验设备，该设备可测试斜风作用下桥梁的气动力参数，能为桥梁抗风设计与评估验算提供可靠的桥梁风致响应的实验数据，以保证桥梁的安全和可靠。

本发明实现其发明目的采用的技术方案是：一种测试斜风作用下桥梁气动力参数的风洞试验设备，包括桥梁节段模型的前补偿梁段、后补偿梁段及中间的测力梁段，将桥梁节段模型与风洞底板相连的模型支架，所述的桥梁节段模型与风洞底板相连的具体结构是：

所述的桥梁节段模型的前补偿梁段、后补偿梁段和测力梁段中部的底面均固定托板，托板底部与模型支架的顶部通过纵桥向的铰接螺栓铰接；前补偿梁段、后补偿梁段的模型支架的底板通过紧固螺栓固定在条形钢板纵桥向的条形孔上；测力梁段的模型支架底部通过测力天平与条形钢板连接，测力天平还与数据采集和数据处理装置电连接；所述的条形钢板中部固定于风洞底板的转盘上。

本发明的工作过程和工作原理是：

通过调节紧固螺栓在条形孔上的位置，即可对不同长度梁段进行风洞实验；转动条形钢板使其随风洞底板的转盘一起转动至指定角度，以实现风偏角调节的目的；将铰接螺栓旋松，使桥梁节段模型绕铰接螺栓旋转至指定角度，再旋紧铰接螺栓，以实现风攻角调节的目的；工作时，由风洞电机提供方向不变的来流风作用，桥梁节段模型调节后，并不在其正交方向上，使得来流方向和桥梁结构有了一定的夹角，从而桥梁节段模型受到了斜风的作用，安装在桥梁节段模型下部的测力天平可以测出模型所受的作用力。测力天平的信号经过放大后由数据采集及处理装置处理，即可测出斜风作用下桥梁节段模型的气动力参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明可通过条形钢板及风洞底板转盘的转动，实现风偏角的调节，并能使桥梁节段模型绕铰接螺栓转动，实现风攻角的调节，从而可精确测得不同风攻角与风偏角的斜风作用下不同断面形式桥梁的静风气动力参数。能为桥梁抗风设计与评估验算提供更可靠的桥梁风致响应的实验数据的准确性，以保证桥梁的安全和可靠。

二、通过调节紧固螺栓在条形孔上的位置，即可实现不同长度梁段的风洞试验，其适用范围广。

桥梁节段模型由前、后补偿梁段和中间的测力梁段组成，且中间段同前、后段不接触；中间段下端连接测力天平，前、后梁段下端连接桥梁模型支架。对于中间测力段来说，前、后梁段相当于气动力过渡段，可真实模拟实际桥梁对风场的影响，通过这种气动过渡段的设置，保证了作为测力段的中间梁段的气动力稳定，减弱了桥梁模型两段的三维绕流的影响，从而更准确的测出中间测力梁段受斜风作用的影响，更符合实桥受力情况。

上述的托板底部与模型支架的顶部通过纵桥向的铰接螺栓铰接的具体结构是：托板底部有带孔的凸起，模型支架的顶部有与该凸起配合的带孔的凹槽，铰接螺栓同时穿过托板凸起的孔和支架凹槽的孔。

这样的铰接结构，结构简单，操作方便，既易于实现对桥梁节段模型风攻角的调节又方便调节之后进行固定。

下面结合附图和具体的实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明实例的正视结构示意图。

图2是图1中A部分的局部放大图。

图3是本发明去掉风洞后的侧视结构示意图。

图4是本发明的条形钢板的俯视图。

具体实施方式

实施例