[发明专利]一种连续刚构桥基础异位扭转荷载模型装置及试验方法

权利要求书

1.一种连续刚构桥基础异位扭转荷载模型装置，其特征在于：包括连续刚构桥缩尺模型、异位扭转荷载施加装置；

所述连续刚构桥缩尺模型为真实连续刚构桥的缩尺模型，缩小比例按试验要求与试验能力综合设定，由连续梁结构(1)、主跨桥墩(2)、主跨桥墩基础(3)、边跨桥墩(4)、边跨桥墩基础(5)组成；所述连续梁结构(1)、主跨桥墩(2)上下连接为刚构桥整体，为缩小尺寸的预应力钢筋混凝土结构，连续梁结构(1)为水平的三跨连续梁构件；主跨桥墩(2)为竖向的承重构件，两个主跨桥墩(2)位于连续梁结构(1)下方的对称位置；主跨桥墩基础(3)位于主跨桥墩(2)下方，起支撑刚构桥结构中部重力荷载的作用，边跨桥墩(4)为竖向的承重构件，位于连续梁结构(1)的两端，边跨桥墩基础(5)位于边跨桥墩(4)下方，起支撑刚构桥结构两端重力荷载的作用；

所述异位扭转荷载施加装置包括两个相同的扭转荷载施加装置，可分别施加不同步的异位扭转荷载，每个装置均由台面(6)、底座(7)、作动器(8)、作动器支架(9)、台面连杆(10)、主动卡扣(11)、从动卡扣(12)、环形滑轨(13)、滑块(14)、位移传感器(15)组成；所述底座(7)为支撑环形滑轨(13)、作动器支架(9)的钢制平台；所述环形滑轨(13)为正圆形滑动轨道，多个滑块(14)套装于环形滑轨(13)上，可在外力的作用下沿环形滑轨(13)进行圆弧形滑动，滑块(14)沿环形滑轨(13)滑动的阻尼较低；所述作动器支架(9)为支撑作动器(8)的三角形钢制支架，作动器支架(9)的竖板上留有供作动器(8)伸缩杆穿过的圆孔，作动器支架(9)的下底板固定于底座(7)上；作动器(8)为电控的动力荷载施加单元，通过控制系统可精确控制作动器(8)的伸缩距离与施加力的大小，作动器(8)固定在作动器支架(9)的竖板上，作动器(8)伸缩杆的前端连接固定主动卡扣(11)，作动器(8)尾部设有位移传感器(15)，监测作动器(8)的伸缩距离，作动器(8)内部设有轴力传感器，监测作动器(8)输出的轴力大小，通过实时监测位移传感器(15)与轴力传感器的数据，可实现对作动器(8)的精确控制；

所述台面(6)为固定模型装置的钢制矩形平台，其上留有等距分布的螺孔(18)，通过固定螺栓(17)可将模型装置与螺孔(18)锁紧，从而将模型固定于台面(6)上，台面(6)的底部安装有环形分布的多个滑块(14)，滑块(14)套装于环形滑轨(13)上，台面(6)可沿环形滑轨(13)做圆周转动，且台面(6)的几何中心与转动中心重合；台面连杆(10)垂直固定于台面(6)侧边，台面连杆(10)为钢制套杆结构，具有一定程度的伸缩能力，台面连杆(10)的端部连接固定从动卡扣(12)；主动卡扣(11)、从动卡扣(12)通过高强螺栓固定在一起构成传动装置，将作动器(8)提供的伸缩运动转变为台面(6)的旋转运动；

所述主跨桥墩基础(3)固定于台面(6)上；

所述边跨桥墩基础(5)固定于边跨桥墩固定座(16)上。

2.根据权利要求1所述的连续刚构桥基础异位扭转荷载模型装置，其试验方法的特征在于：包括四个步骤：

①模型制作：按真实连续刚构桥的设计方案，综合考虑试验要求与试验能力，确定比例尺，制作连续刚构桥的缩尺模型；

②试验准备：将连续刚构桥缩尺模型的两个主跨桥墩基础(3)固定在台面(6)的中心位置上，将两个边跨桥墩基础(5)固定在边跨桥墩固定座(16)上，将连续梁结构(1)两端搭放在两个边跨桥墩(4)上部，在连续刚构桥缩尺模型的关键位置布置多个加速度传感器，在一定距离处的不同角度安设多台高清摄像机；

③试验进行：控制两台扭转荷载施加装置，使对连续刚构桥缩尺模型的两个边跨桥墩基础(5)施加不同步的扭转动力荷载，在动力荷载施加过程中，实时监测加速度传感器的数据，用高清摄像机拍摄连续刚构桥缩尺模型的振动与变形情况；

④试验结束：停止施加异位扭转荷载，待模型振动停止后，拆除已变形或损坏的模型，分析试验过程中获得的数据。