桥梁横向地震碰撞试验装置论文和设计-杨孟刚

全文摘要

本实用新型公开了一种桥梁横向地震碰撞试验装置，包括振动台，振动台上设有桥墩模型，桥墩模型上设有两支座垫石，支座垫石上设有支座，支座上支撑连接有梁体模型，梁体模型的底部设有与支座垫石一一对应的挡块，支座垫石临近对应挡块的一侧设有压力传感器，桥墩模型上设有应变片，桥墩模型的设有第一加速度计和第一位移计，梁体模型的设有第二加速度计和第二位移计。本实用新型利用压力传感器测量碰撞力，墩底应变片测量桥墩弯矩，加速度计测量加速度时程，激光位移计测量墩梁相对位移，从而测得不同激励情况下的桥梁结构响应，可为桥梁在地震作用下横向碰撞响应研究提供有力支撑。

主设计要求

1.桥梁横向地震碰撞试验装置，包括振动台，其特征在于：所述振动台上设有桥墩模型，所述桥墩模型上设有两支座垫石，所述支座垫石上设有支座，所述支座上支撑连接有梁体模型，所述梁体模型的底部设有与所述支座垫石一一对应的挡块，所述支座垫石临近对应挡块的一侧设有压力传感器，所述桥墩模型的墩顶设有用于测量桥墩模型横向加速度的第一加速度计和用于测量桥墩模型横向位移的第一位移计，所述梁体模型上设有用于测量梁体模型横向加速度的第二加速度计和用于测量梁体模型横向位移的第二位移计。

设计方案

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述梁体模型的底部设有横向滑槽，所述挡块滑动卡设在所述滑槽内，所述横向滑槽内沿槽体延伸方向间隔设有螺纹孔，所述挡块上设有与所述螺纹孔相配的锁紧螺栓，所述挡块通过所述锁紧螺栓实现在滑槽内位置的锁止。

3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于：两所述挡块之间还设有固定座，所述固定座上螺旋连接有与所述挡块一一对应的螺杆，所述螺纹顶杆与所述滑槽平行，并穿过所述固定座与对应的挡块相抵接。

4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述第一位移计和第二位移计均为激光位移计。

5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述桥墩模型上还设有应变片。

6.根据权利要求1-5任一项所述的试验装置，其特征在于：所述梁体模型包括梁体配重箱及设置于所述梁体配重箱内的配重块。

7.根据权利要求1-5任一项所述的试验装置，其特征在于：所述桥墩模型包括从上到下依次焊接连接的顶板、立板以及底板，所述顶板与立板以及所述立板与底板之间均焊接连接有加劲肋。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉一种碰撞试验装置，尤其涉及一种桥梁横向地震碰撞试验装置。

背景技术

目前国内外已对地震作用下桥梁的碰撞响应进行了大量研究，但研究形式主要是理论分析和有限元数值计算，研究内容主要针对公路桥梁的纵向碰撞问题，有关桥梁结构碰撞的试验研究较少，对铁路桥梁特别是高铁桥梁地震横向碰撞响应研究开展也较少。桥梁横向地震碰撞是一个非线性的随机过程，数值模型能否准确模拟桥梁横向地震碰撞全过程尚无定论。目前多国规范仅将挡块作为一种构造措施，对挡块的限位能力、挡块对桥梁横向碰撞响应的影响均认识不足。因此，对于桥梁横向碰撞的试验研究是很有必要的。目前尚无桥梁横向碰撞的试验装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种桥梁横向地震碰撞试验装置，用以实现桥梁模型挡块与支座垫石在地震作用下的横向碰撞的模拟。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

桥梁横向地震碰撞试验装置，包括振动台，所述振动台上设有桥墩模型，所述桥墩模型上设有两支座垫石，所述支座垫石上设有支座，所述支座上支撑连接有梁体模型，所述梁体模型的底部设有与所述支座垫石一一对应的挡块，所述支座垫石临近对应挡块的一侧设有压力传感器，所述桥墩模型的墩顶设有用于测量桥墩模型横向加速度的第一加速度计和用于测量桥墩模型横向位移的第一位移计，所述梁体模型上设有用于测量梁体模型横向加速度的第二加速度计和用于测量梁体模型横向位移的第二位移计。

进一步的，所述梁体模型的底部设有横向滑槽，所述挡块滑动卡设在所述滑槽内，所述横向滑槽内沿槽体延伸方向间隔设有螺纹孔，所述挡块上设有与所述螺纹孔相配的锁紧螺栓，所述挡块通过所述锁紧螺栓实现在滑槽内位置的锁止。

进一步的，两所述挡块之间还设有固定座，所述固定座上螺旋连接有与所述挡块一一对应的螺纹顶杆，所述螺纹顶杆与所述滑槽平行，并穿过所述固定座与对应的挡块相抵接。

进一步的，所述梁体模型包括梁体配重箱及设置于所述梁体配重箱内的配重块。

进一步的，所述桥墩模型包括从上到下依次焊接连接的顶板、立板以及底板，所述顶板与立板以及所述立板与底板之间均焊接连接有加劲肋。

本实用新型测试时，通过振动台对模型施加振动激励，用于模拟地震等随机载荷对桥梁结构的作用，梁体模型在振动激励作用下发生横向移动，挡块与垫石产生横向碰撞。利用压力传感器测量碰撞力，墩底应变片测量桥墩弯矩，加速度计测量加速度时程，激光位移计测量墩梁相对位移。从而测得不同激励情况下的桥梁结构响应，可为桥梁在地震作用下横向碰撞响应研究及横向抗震措施研究提供有力支撑。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型墩梁连接处横向示意图；

图4为本实用新型墩梁连接处纵向示意图；

图5为本实用新型挡块与梁体模型连接处局部示意图；

图6为本实用新型梁体模型仰视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1-图3，一种桥梁横向地震碰撞试验装置，包括振动台 21、桥墩模型4以及梁体模型1，桥墩模型4通过螺栓5固定设置于振动台21上，梁体模型1通过固设于桥墩模型4上的两支座7 支撑连接在桥墩模型4上，支座7固定安装在桥墩模型4顶部的支座垫石6上，梁体模型1的底部设有与支座垫石6一一对应的挡块 10，支座垫石6临近对应挡块10的一侧设有压力传感器9，桥墩模型4的墩顶设有第一加速度计23和第一位移计22，第一加速度计23用于测量桥墩模型4的横向加速度，第一位移计22用于测量桥墩模型4的横向位移，梁体模型1的两侧设有第二加速度计19和第二位移计18，第二位移计18用于测量梁体模型1的横向位移，第二加速度计19用于测量梁体模型1的横向加速度。本实施例中第一位移计22和第二位移计18优先采用激光位移计，在桥墩模型4底部还可以粘贴应变片20，以对桥墩模型4的墩底弯矩的测量。

本实用新型测试时，通过振动台21对桥墩模型4和梁体模型1 施加振动激励，用于模拟地震等随机载荷对桥梁基础的影响，梁体模型1在振动激励作用下发生横向移动，挡块10与桥梁的支座垫石 6产生横向碰撞，通过压力传感器9，实现碰撞力数据的测量；通过第一加速度计23和第二加速度计19，实现墩顶和梁体的横向加速度时程的测量；通过应变片20，实现墩底弯矩的测量；通过第一位移计22和第二位移计18，实现墩梁相对位移的测量，从而测得不同激励情况下的桥梁结构响应，可为桥梁在地震作用下横向碰撞响应研究及横向抗震措施研究提供有力支撑。

在一实施例中，参见图1-图2，梁体模型1包括梁体配重箱及设置于梁体配重箱内的配重块(图中未示出)，通过调节配重块可以实现对梁体模型重量的自由调节，从而可以对不同重量类型的梁体的模拟。

为方便梁体配重箱的安装，在梁体配重箱上还设有吊孔2。桥墩模型4包括从上到下依次焊接连接的顶板12、窄立板14、宽立板 16以及底板8，为增加连接强度，在顶板12与窄立板14以及宽立板16与底板8之间均焊接连接有上加劲肋13与下加劲肋15。同样的，为方便桥墩模型4的安装，在顶板12上设有吊耳3。

在一实施例中，参见图4，在梁体模型1的底部设有横向滑槽 17，横向滑槽17的横截面形状为T形，两个挡块10滑动卡接在滑槽17内，在横向滑槽17内沿槽体延伸方向间隔设有螺纹孔24，挡块10上螺旋连接有与螺纹孔24相配的锁紧螺栓25，当需要对挡块 10与支座垫石6之间的间距进行调整时，只需要将挡块10在滑槽内滑动至相应位置，并将锁紧螺栓25旋入对应的螺纹孔24中即可实现挡块在滑槽内的位置锁止，挡块10在滑槽内的位置调整非常方便，本实施例中，挡块10和支座垫石6之间的距离可以灵活调节，进而可以研究挡块10和支座垫石6不同间距对地震激励下桥梁挡块和支座之间碰撞力大小的影响，最终指导桥梁抗震设计。

参见图4-图6，在一实施例中，两挡块之间还设有固定座11，固定座11上螺旋连接有与挡块10一一对应的螺纹顶杆26，螺纹顶杆26与滑槽17平行，并穿过固定座11与对应的挡块10相抵接，碰撞时，挡块10通过螺纹顶杆的限制，不能沿碰撞反向回退，保证碰撞过程中，挡块连接可靠性。

上述实施例仅仅是清楚地说明本实用新型所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

设计图

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