[发明专利]用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置

说明书

本发明公开了一种用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置，所述试验装置包括振动平台、通过刚性约束安装于振动平台上的节段模型、及通过弹性约束固定在节段模型上的车辆模型，所述振动平台用于驱动节段模型进行一种或多种形式的振动。本发明能够模拟动力作用下桥梁结构多种可能发生的结构响应，同时能够测量车辆所受外力和加速度。

技术领域

本发明涉及振动模拟技术领域，特别是涉及一种用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置。

背景技术

现代大跨度桥梁会因为各种外界作用而产生动力响应，即各种行驶的振动。这些外界作用包括风、地震、浪和船舶撞击，尤其是跨海桥梁，受这些作用威胁极其显著。斜拉桥、悬索桥等大跨度桥梁对风的作用十分敏感，在正常运营状态下会发生风导致的振动，包括竖桥向振动、侧桥向振动、扭转振动以及这些振动形式之间的耦合。根据现行规范中的规定，只有在风速大于某一限值的时候，桥梁才会限制车辆和行人通行。这一规定意味着在行车过程中，车内的驾驶人员和乘车人员可能会经历或遇到比较大的风以及风的作用引起的桥梁振动。这些振动在一定幅值范围内时不会对结构安全造成严重的威胁，但会增加桥上车辆的驾驶控制难度、影响车内人员的舒适度和主观心理感受。这一实际工程需求衍生出很多相关研究，其出发点和基础是风、车、桥之间的共同作用问题。

以桥上的车辆作为研究对象，研究关注点主要有以下几个方面：驾驶运行难度、行车舒适度和乘车人主观心理感受。影响车辆正常驾驶和运行的是顺着车身方向的阻力和垂直与车身方向的侧翻力，二者共同决定了司机对车辆正常行驶的控制难度；影响车内人员舒适度的是加速度和车内气压的变化，加速度伴随桥梁主梁的振动产生，包括竖向加速度、侧向加速度和扭转加速度。为了定量评价在有风条件下的驾驶难度和行车舒适度，需要在实验室中测量车辆受到的阻力、侧翻力、车辆加速度、车内气压的变化。

上述一系列测量实现的前提是风-车-桥这一互相作用、互相耦合的系统的模拟。风的作用可以由现有的风洞设备实现，车与桥之间的共同作用是本发明重点解决的问题。

目前关于大风环境下的行车舒适度研究大多通过以下方式进行：桥梁节段模型固定不动，将车辆模型安装在桥梁节段模型上，通过风洞吹风，测量车辆模型受到的侧翻力和阻力。

但现有的模拟具有以下缺点：

1)不能模拟桥梁结构在真实风环境下的振动，由于在试验过程中桥梁节段模型被固定住无法移动，并且整个测量过程中无论吹多大的风都不会发生振动，而这并不符合真实情况；

2)无法测量车辆的加速度，车辆加速度不仅仅由作用在车辆上的风力引起，还与桥梁的振动密切相关，由于桥梁节段模型被固定，因此无法测量车辆模型在桥梁振动时的加速度，也就无法对其进行准确的评估；

3)无法体现车辆与桥梁之间的相互作用，现有方法仅仅能够考虑桥梁的外形对车辆所受到的风荷载的影响，无法考虑桥梁的结构响应对其上行驶的车辆的影响，因此这种模拟是不完整的。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置，所述试验装置包括振动平台、通过刚性约束安装于振动平台上的节段模型、及通过弹性约束固定在节段模型上的车辆模型，所述振动平台用于驱动节段模型进行一种或多种形式的振动。

作为本发明的进一步改进，所述节段模型与节段模型之间通过若干弹性件固定安装。

作为本发明的进一步改进，所述车辆模型包括外形模拟单元、固定安装于外形模拟单元内的若干质量模拟单元。