本發(fā)明涉及的是一種橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種能夠模擬豎向地震作用的橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

豎向地震引起的劇烈地面運(yùn)動(dòng)會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞橋梁結(jié)構(gòu)，而損壞情形難以通過(guò)理論計(jì)算進(jìn)行分析，因此需要在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)有檢測(cè)裝置將橋梁結(jié)構(gòu)等效成集中質(zhì)量，激勵(lì)荷載模擬為正弦運(yùn)動(dòng)。此種裝置適用于簡(jiǎn)單動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，但是忽略了橋梁結(jié)構(gòu)自身剛度和阻尼特性，正弦激勵(lì)荷載不能適應(yīng)實(shí)際復(fù)雜地震作用，造成橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的研究偏差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)測(cè)試裝置，能夠模擬豎向地震，以研究在豎向地震作用下橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，并為橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：第一激勵(lì)設(shè)備、第二激勵(lì)設(shè)備、路軌和配重小車(chē)，其中：第一激勵(lì)設(shè)備和第二激勵(lì)設(shè)備通過(guò)路軌相連，路軌上設(shè)有配重小車(chē)；

所述的第一激勵(lì)設(shè)備和第二激勵(lì)設(shè)備均設(shè)有：基座、轉(zhuǎn)動(dòng)框架、限位支座和偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中：轉(zhuǎn)動(dòng)框架一端與基座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端與限位支座固定連接，基座上設(shè)有偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)，偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)端與轉(zhuǎn)動(dòng)框架相接觸；

所述的路軌穿過(guò)限位支座與第一激勵(lì)設(shè)備和第二激勵(lì)設(shè)備相連。

所述的基座和轉(zhuǎn)動(dòng)框架均采用鋼質(zhì)。

所述的基座包括：水平框架和豎直框架，其中：豎直框架為門(mén)式結(jié)構(gòu)，豎直固定在水平框架上，轉(zhuǎn)動(dòng)框架與豎直框架轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

所述的限位支座包括：鋼板、L型鋼和限位件，其中：鋼板相對(duì)于水平框架垂直設(shè)置，且鋼板左右兩側(cè)設(shè)有兩條平行的長(zhǎng)條孔，L型鋼長(zhǎng)邊與鋼板平行設(shè)置并通過(guò)螺栓與長(zhǎng)條孔相連，限位件設(shè)置在L型鋼短邊頂部?jī)蓚?cè)。

所述的振動(dòng)端為偏心輪，偏心輪的形狀和偏心距可調(diào)節(jié)。

所述的第一激勵(lì)設(shè)備和第二激勵(lì)設(shè)備分別設(shè)有第一調(diào)速電動(dòng)機(jī)和第二調(diào)速電動(dòng)機(jī)，所述的第一調(diào)速電動(dòng)機(jī)和第二調(diào)速電動(dòng)機(jī)獨(dú)立運(yùn)行。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果包括：

1)本發(fā)明中第一激勵(lì)設(shè)備和第二激勵(lì)設(shè)備的間距、限位支座的高度可根據(jù)橋梁模型的跨度和高度進(jìn)行調(diào)整，因而能夠用于研究各種橋梁結(jié)構(gòu)體系；與現(xiàn)有技術(shù)等效集中質(zhì)量的處理手段相比，能夠更加準(zhǔn)確地反映橋梁的剛度、自振周期和結(jié)構(gòu)阻尼，更真實(shí)地反應(yīng)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性，為橋梁設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)；

2)本發(fā)明中通過(guò)改變偏心裝置的外形、偏心距和轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，將不同振幅和頻率的振動(dòng)波疊加，模擬復(fù)雜豎向地震作用，整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單且有效。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中第一激勵(lì)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中第一激勵(lì)裝置的正立面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中第一激勵(lì)裝置俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中第一激勵(lì)裝置側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中限位支座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：第一激勵(lì)設(shè)備1、第二激勵(lì)設(shè)備2、配重小車(chē)3、路軌4、橋梁模型5、木質(zhì)橋岸6、第一調(diào)速電動(dòng)機(jī)7、限位支座8、可轉(zhuǎn)動(dòng)絞盤(pán)9、振動(dòng)端10、水平框架11、豎直框架12、轉(zhuǎn)動(dòng)框架13、帶孔鋼翼緣14、手柄轉(zhuǎn)桿15、基座16、鋼板17、螺桿18、L型鋼19、限位件20、螺栓21、第二調(diào)速電動(dòng)機(jī)22、測(cè)試臺(tái)面23。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例包括：第一激勵(lì)設(shè)備1、第二激勵(lì)設(shè)備2、配重小車(chē)3和路軌4，其中：第一激勵(lì)設(shè)備1和第二激勵(lì)設(shè)備2通過(guò)路軌4相連，路軌4上設(shè)有配重小車(chē)3；

所述的第一激勵(lì)設(shè)備1和第二激勵(lì)設(shè)備2均設(shè)有：基座16、轉(zhuǎn)動(dòng)框架13、限位支座8和偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中：轉(zhuǎn)動(dòng)框架13一端與基座16轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端與限位支座8固定連接，基座16上底部固定有偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)，偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)端10與轉(zhuǎn)動(dòng)框架13相接觸；

所述的路軌4穿過(guò)限位支座8與第一激勵(lì)設(shè)備1和第二激勵(lì)設(shè)備2相連，路軌4底面與橋梁模型5相連，橋梁模型5底部設(shè)有與限位支座8相連的斜支撐結(jié)構(gòu)；所述的路軌4一方面保證配重小車(chē)3的運(yùn)行，另一方面模擬橋梁的均布載荷。

所述的基座16和轉(zhuǎn)動(dòng)框架13均采用鋼質(zhì)，保證測(cè)試裝置有足夠剛度，避免對(duì)橋梁動(dòng)力測(cè)試產(chǎn)生干擾。

所述的基座16包括：水平框架11和豎直框架12，其中：豎直框架12為門(mén)式結(jié)構(gòu)，豎直固定在水平框架11上，便于保證整個(gè)裝置在豎向地震作用下的穩(wěn)定性。

所述的水平框架11由橫截面為30mm×30mm的五條方鋼管焊接而成，形成“日”字形底盤(pán)，豎直框架12兩立柱的底部和振動(dòng)端10底部固定在“日”字形底盤(pán)的間隙中。

所述的豎直框架12由橫截面為60mm×60mm的三條方鋼管焊接而成。

優(yōu)選地，所述的豎直框架12包括兩方鋼管立柱和焊接于兩立柱頂部的水平方鋼管，所述水平方鋼管頂部?jī)蓚?cè)開(kāi)口端分別焊接有帶孔鋼翼緣14；所述帶孔鋼翼緣14底部連接有螺桿18，轉(zhuǎn)動(dòng)框架13通過(guò)螺桿18與豎直框架12相連并形成鉸接支點(diǎn)；所述帶孔鋼翼緣14上直徑10mm的圓孔安裝有手柄轉(zhuǎn)桿15，從而形成可轉(zhuǎn)動(dòng)絞盤(pán)9，可轉(zhuǎn)動(dòng)絞盤(pán)9通過(guò)繩索與配重小車(chē)3相連，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄轉(zhuǎn)桿15牽引配重小車(chē)3，布置配重小車(chē)3的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁集中載荷和偏心載荷的模擬；所述帶孔鋼翼緣14的設(shè)計(jì)減小了螺桿18和手柄轉(zhuǎn)桿15穿過(guò)豎直框架12兩立柱對(duì)于加工精度的要求。

如圖2和圖3所示，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)框架13由橫截面為30mm×30mm的方鋼管焊接形成“口”字形框架；所述的轉(zhuǎn)動(dòng)框架13頂部固定有木質(zhì)橋岸6，以輔助支撐路軌4；與豎直框架12轉(zhuǎn)動(dòng)連接端、與限位支座8固定連接端的頂部直角處均設(shè)有垂直于“口”字形平面的方鋼管，便于保持木質(zhì)橋岸6位置的穩(wěn)定性。

所述方鋼管的厚度均為2mm。

如圖4、圖5和圖6所示，所述的限位支座8包括：鋼板17、L型鋼19和限位件20，其中：鋼板17相對(duì)于水平框架11垂直設(shè)置，且鋼板17左右兩側(cè)設(shè)有兩條平行的長(zhǎng)條孔；L型鋼19的長(zhǎng)邊通過(guò)螺栓21與鋼板17固定連接，通過(guò)螺栓21可調(diào)節(jié)L型鋼19與長(zhǎng)條孔的相對(duì)位置；限位件20設(shè)置在L型鋼19的短邊頂部?jī)蓚?cè)，一方面通過(guò)橋梁模型5斜支撐結(jié)構(gòu)限制了橋梁模型5在水平方向上移動(dòng)，另一方面通過(guò)橋梁模型5斜支撐結(jié)構(gòu)的配合，可使測(cè)試裝置適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)形式和高度的橋梁模型5。

所述限位支座8的頂部設(shè)有凹槽，凹槽底平面與轉(zhuǎn)動(dòng)框架13頂部齊平，木質(zhì)橋岸6設(shè)有與凹槽對(duì)應(yīng)的卡接結(jié)構(gòu)，橋梁模型5與木質(zhì)橋岸6相連且頂部齊平。

如圖2所示，所述的振動(dòng)端10為偏心輪，所述的偏心輪頂部與轉(zhuǎn)動(dòng)框架13底部相接觸，所述的偏心輪與第一調(diào)速電動(dòng)機(jī)7的轉(zhuǎn)軸相連；第一調(diào)速電動(dòng)機(jī)7通電后帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)框架13繞鉸接支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；通過(guò)第一調(diào)速電動(dòng)機(jī)7的轉(zhuǎn)速、改變偏心輪的形狀和偏心距來(lái)模擬復(fù)雜地震作用。

所述配重小車(chē)3采用聚乙烯板和圓柱滾筒組裝成型，所述圓柱滾筒作車(chē)輪，所述聚乙烯板形成雙側(cè)車(chē)廂。

本實(shí)施例在工作時(shí)，將第一激勵(lì)設(shè)備1和第二激勵(lì)設(shè)備2固定在測(cè)試臺(tái)面23上，將橋梁模型5通過(guò)限位支座8安放在測(cè)試裝置上，在橋梁模型5和木質(zhì)橋岸6頂部鋪設(shè)路軌4；第一激勵(lì)設(shè)備1的第一調(diào)速電動(dòng)機(jī)7和第二激勵(lì)設(shè)備2的第二調(diào)速電動(dòng)機(jī)22的控制電路彼此獨(dú)立，根據(jù)電機(jī)的通電組合模擬橋梁模型5的單邊豎向地震作用和雙邊豎向地震作用，并且根據(jù)第一調(diào)速電動(dòng)機(jī)7和第二調(diào)速電動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速、偏心輪的形狀和偏心距調(diào)整模擬地震的頻率和振幅；將牽引配重小車(chē)3行至橋梁模型5的不同位置，并改變第一調(diào)速電動(dòng)機(jī)7和第二調(diào)速電動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速，檢測(cè)橋梁模型5各部分剛度是否滿足要求。

對(duì)于圖1所示的橋梁模型5，主要測(cè)試參數(shù)包括：自重3.0kg、4.0kg、5.0kg、6.0kg四種配重小車(chē)3、第一調(diào)速電動(dòng)機(jī)7設(shè)有轉(zhuǎn)速75r/min和250r/min，第二調(diào)速電動(dòng)機(jī)22設(shè)有轉(zhuǎn)速125r/min和150r/min，偏心輪10的偏心距為7mm；經(jīng)測(cè)試，當(dāng)配重小車(chē)3自重取6.0kg、第一調(diào)速電動(dòng)機(jī)7的轉(zhuǎn)速取250r/min、第二調(diào)速電動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速取125r/min，配重小車(chē)5從第一激勵(lì)設(shè)備1出發(fā)行至2/3行程時(shí)，配重小車(chē)3和橋梁模型5發(fā)生共振；經(jīng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析，橋梁模型5在行程2/3對(duì)應(yīng)位置處的剛度應(yīng)加強(qiáng)，其余部分結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計(jì)要求。