[发明专利]跨海桥梁基础波浪力的实验室测量方法

说明书

跨海桥梁基础波浪力的实验室测量方法：1）桥梁基础模型的制作；2）波浪要素的率定，根据设计波浪要素，按重力相似原则率定试验中的波浪要素；3）固定支架、桥梁基础模型及总力传感器的安装；4）正式实验前对水平向和垂向的总力系数进行标定；5）标定完成后开始正式的试验测量，同步采集水平向和垂向总力传感器试验数据；6）横桥向水平总力、顺桥向水平总力及垂向波浪总力的计算。本发明利用常规的单向总力传感器，通过在横桥向、顺桥向以及承台顶面布置一定数量的传感器测点，对试验数据的分方向处理，并合成，实现了桥墩+承台+群桩基础所受水平波浪总力和垂向波浪总力的同步测量。本发明具有成本低，操作方便、效率高的优点。

技术领域

本发明是一种实验室水动力测量技术，属于流体动力学试验领域。今天涉及一种跨海桥梁基础波浪力的实验室测量方法。

背景技术

近年来，随着跨海桥梁建设飞速发展，跨海桥梁多采用桥墩+承台+群桩的基础形式。由于基础所受的波浪力是结构安全的控制荷载之一，故需要准确判断其大小。目前，在工程设计阶段，一般在试验室通过正态物理模型试验对缩放的基础模型所受的波浪力进行测量，再按一定的比例换算至原型，进而得到结构所受的波浪力。实验室中对跨海桥梁波浪力的测量方法中常用的有波压力测量方法和六分力天平测量法。

波压力方法是一种间接测量方法，利用压力传感器测得结构物表面上的点压强，积分后得到总力。该方法需要沿结构物表面布置很多的测点，效率较低。六分力天平测量法是一种直接测量方法，是在应变式测力传感器的基础上应用电阻应变式原理，实现总力的测量。但这种测量方法需要的仪器设备一般较贵，且不适宜于桥墩+承台+群桩此类形式的桥梁基础波浪力的测量。

为克服以上测量方式的缺点，研发一种跨海桥梁基础波浪力的简便测量方法是必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种跨海桥梁基础波浪力测量方法，此方法可方便实现桥梁基础所受水平和垂向波浪力的同步测量。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种跨海桥梁基础波浪力的实验室测量方法，其特征在于，步骤如下：

1)桥梁基础模型的制作，选择几何比尺，按几何相似制作模型；

2)波浪要素的率定，根据设计波浪要素，按重力相似原则率定试验中的波浪要素；

3)固定支架、桥梁基础模型以及总力传感器的安装；

4)正式实验之前，需要对水平向和垂向的总力系数进行标定；

5)标定完成后，开始正式的试验测量，同步采集水平向和垂向总力传感器试验数据；

6)横桥向水平总力、顺桥向水平总力及垂向波浪总力的计算。

其中，步骤1)中的待测跨海桥梁基础模型包括桥墩、承台和群桩，所述桥墩为一个单墩或双墩，下端设有承台，所述承台为一整体结构，底端设有若干单桩，所述群桩包括若干单桩，下端连接海底。

步骤3)中总力传感器的布置方法是：对于波浪传播方向与横桥向交角为0°的情况，在承台背浪面上部区域布置1至2个总力传感器，在桩基背浪面中部区域附近布置1至2个总力传感器，总共布置的传感器数量不少于3个，用于测量水平向波浪总力；在承台顶面四个角区域附近布置4个总力传感器，用于测量垂向波浪总力。

步骤3)中的各个总力传感器，都固定安装在固定支架(也称为“固定铁架”或“铁架”)上。

换言之，本发明的方案是(参照附图)：采用常规的单向总力测量仪器，通过在不同方向合理布置测量点，实现对一种跨海桥梁基础水平波浪总力和垂向波浪总力的同步测量。其特征在于：所述跨海桥梁基础包括桥墩1、承台2和群桩3，所述桥墩1为一个单墩或双墩，下端设有承台2，所述承台2为一整体结构，底端设有若干单桩31，所述群桩3包括若干单桩31，下端连接海底。