[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

说明书

本发明提供一种连续刚构桥基础异位扭转荷载模型装置及试验方法。该装置由连续刚构桥缩尺模型、异位扭转荷载施加装置组成。连续刚构桥缩尺模型为缩尺模型，由连续梁结构、主跨桥墩、主跨桥墩基础、边跨桥墩、边跨桥墩基础组成，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，均由台面、底座、作动器、作动器支架、台面连杆、主动卡扣、从动卡扣、环形滑轨、滑块、位移传感器组成，可对连续刚构桥模型基础施加不同步的异位扭转动力荷载。试验方法包括模型制作、试验准备、试验进行、试验结束四个步骤。本发明可以同时施加异位的扭转动力荷载，具有装置构造简单、便于操作与维护、使用成本低等优点。

技术领域

本发明属结构工程、基础工程与地震工程技术领域，具体涉及一种连续刚构桥基础异位扭转荷载模型装置及试验方法。

背景技术

预应力混凝土连续刚构桥是目前大跨径桥梁的主要桥型之一。连续刚构桥的主要承重结构是梁与桥墩固结的刚架结构，采用墩梁固结使得梁和桥墩整体受力，桥墩不仅承受梁上荷载引起的竖向压力，还承担弯矩和水平推力，连续刚构桥的整体结构比较细长，在服役期间可能产生较大的变形。连续刚构桥的抗震性能是评估其结构安全性的核心因素，由于其主跨的两个桥墩往往分跨与河流两岸，其地质条件往往不同，在地震作用下，主跨桥墩位置的地震荷载可能存在一定差异，而这种异位动力荷载中，扭转荷载的影响更为复杂。目前，对于基础异位扭转荷载作用下连续刚构桥的动力特性，无法开展全尺寸现场试验，由于其结构的复杂性，理论与数值研究尚不充分，有必要开展缩尺模型试验，需要提出新的模型装置与试验方法，填补这一领域的空白。

发明内容

本发明的目的在于研究异位扭转荷载作用下连续刚构桥的动力变形与损伤特性，填补现有测试技术的空缺，提供一种连续刚构桥基础异位扭转荷载模型装置及其试验方法。

为了实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

本发明提出的一种连续刚构桥基础异位扭转荷载模型装置，由连续刚构桥缩尺模型、异位扭转荷载施加装置组成。其中，

所述连续刚构桥缩尺模型为真实连续刚构桥的缩尺模型，其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，两个装置均由台面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。底座7为支撑环形滑轨13、作动器支架9的钢制平台。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。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。