一種模擬橋梁水毀實驗的水箱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于橋梁水毀破壞實驗研究技術(shù)領(lǐng)域，是涉及一種可用于模擬常水位 流速和洪峰水位流速水流特性的自循環(huán)水箱裝置，特別是涉及一種模擬橋梁水毀實驗的水 箱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾十年來，橋梁水毀的研究一直是涉及建筑學(xué)科和水利學(xué)科的跨學(xué)科前沿課 題。國內(nèi)外現(xiàn)有的水槽一般由環(huán)形水槽、剪切環(huán)和驅(qū)動三部分組成。1986年，天津水運工程 科學(xué)研究所自制了環(huán)形水槽，利用該水槽研究了港口泥沙水利特性，計算分析河道泥沙運 動現(xiàn)象。2012年，河海大學(xué)申請了一種雙向環(huán)形水槽系統(tǒng)，該水槽寬200mm、高500mm，精度 為1.0 cm/s，流速在0~120cm/s。2013年同濟大學(xué)發(fā)明的環(huán)形水槽有別于其他水槽，在于 它的水流線速度調(diào)節(jié)可精確到1.0 mm/s，但是這些水槽都不能解決多變的工程中橋梁水毀 的相關(guān)實驗問題。
[0003] 水槽作為一種重要的橋梁相關(guān)水毀實驗工具，幾十年前人們就開始運用到研究橋 梁工程施工中遇到的工程難題。水槽種類繁多，形狀各異，功能更是千差萬別，總體來說分 為自循環(huán)與外循環(huán)水槽。自循環(huán)水槽，即為水槽及其附屬裝置形成封閉小范圍水流循環(huán)系 統(tǒng)，通過動力系統(tǒng)驅(qū)使水流在水槽內(nèi)循環(huán)流動。外循環(huán)水槽，必須有固定的水源，需在水槽 周邊設(shè)有蓄水池或其他補水設(shè)施，使用動力系統(tǒng)將蓄水池或補水設(shè)施內(nèi)的水體驅(qū)動到水槽 內(nèi)，流經(jīng)水槽后再排入到蓄水池或其他補水設(shè)施內(nèi)，從而形成水流外流的循環(huán)系統(tǒng)。相比 外循環(huán)水槽而言，自循環(huán)水槽具有占地面積小、附屬設(shè)施簡單、可控性強、成本低等優(yōu)點，但 是現(xiàn)有的自循環(huán)水槽流速較小，回流影響流區(qū)域較大，導(dǎo)致實驗拓展面較小，實驗效果不理 想，不能滿足模擬多變的工程現(xiàn)場的實驗要求。水槽按形狀主要包括：直水槽、環(huán)形水槽、折 返式直水槽和組合式循環(huán)水槽。例如浙江大學(xué)發(fā)明的折返式直水槽、杭州大學(xué)研制的組合 式循環(huán)水槽，這兩種水槽雖然保留了直水槽及環(huán)形水槽的某些優(yōu)點，但是構(gòu)造復(fù)雜。環(huán)形水 槽最早由美國麻省理工學(xué)院研制，后佛羅里達(dá)大學(xué)進行了較大的改進，雖然這些水槽裝置 適合模擬河道內(nèi)砂石、土流動現(xiàn)象的相關(guān)模擬，但是都不是模擬橋梁水毀的最佳選擇。
[0004] 現(xiàn)有的最先進的自循環(huán)水槽使用電機驅(qū)動葉輪作為動力輸出系統(tǒng)，讓水在水槽內(nèi) 流動，但是這種方法只能產(chǎn)生較低的流速，而且電機驅(qū)動葉輪作為水槽動力輸出系統(tǒng)存在 眾多弊端。首先，電機的轉(zhuǎn)數(shù)一般只有固定的幾個功率檔位可供調(diào)節(jié)，也就是說葉輪的轉(zhuǎn) 數(shù)有固定的范圍，所以產(chǎn)生的流速也是固定的，當(dāng)電機轉(zhuǎn)數(shù)較低時產(chǎn)生的流速范圍較小，一 般流速要求為〇. 5m/s以下；其次，當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)升到一定值后，因葉輪轉(zhuǎn)數(shù)過高會對上層水箱水 流產(chǎn)生影響，造成槽口水流流態(tài)紊亂，出現(xiàn)回流現(xiàn)象，也一定程度上影響了水力學(xué)實驗的結(jié) 果；第三，由于電機轉(zhuǎn)數(shù)過高會產(chǎn)生一定的振動現(xiàn)象，使水槽的整體性受到影響，一旦葉輪 和水槽產(chǎn)生振動現(xiàn)象，水槽內(nèi)的水產(chǎn)生的振動將影響水流流速，影響實驗的進行。因此，現(xiàn) 有的自循環(huán)水槽及相關(guān)實驗裝置的效率、適用性、耐久性以及裝置內(nèi)水流流態(tài)的穩(wěn)定性都 亟待提尚。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供一種模擬橋梁水毀實驗的水箱裝置， 本實用新型可用于模擬常水位流速和洪峰水位流速時不同特征的水流，研究不同水流流速 對橋梁水毀的作用效果，并可防止橋梁水毀實驗時的水流回流。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：一種模擬橋梁水毀實驗的水 箱裝置，包括槽體防回流系統(tǒng)、自循環(huán)系統(tǒng)、模擬水流系統(tǒng)及測試系統(tǒng)；
[0007] 所述槽體防回流系統(tǒng)，包括防回流板，防回流板的下端通過旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在上層水 箱內(nèi)，在上層水箱的內(nèi)側(cè)軸向?qū)ΨQ設(shè)置有兩個低壓直流電機，兩個低壓直流電機的動力輸 出軸分別與兩條軟鋼絲繩的一端相連接，軟鋼絲繩的另一端分別與防回流板的上端相連 接；所述低壓直流電機與外接直流電機變壓器相連接；
[0008] 所述自循環(huán)系統(tǒng)，包括上層水箱、下層水箱、獨立防震裝置及水栗；所述上層水箱 設(shè)置在下層水箱的上方，在上層水箱的左端面上設(shè)置有噴水口，在上層水箱與下層水箱之 間的隔板的右側(cè)設(shè)置有循環(huán)出水口；在下層水箱的左端面上設(shè)置有水栗抽水口，在下層水 箱的右端面上設(shè)置有下層進水口，在下層進水口處設(shè)置有閥門；所述水栗設(shè)置在獨立防震 裝置上，水栗的進水口與下層水箱的水栗抽水口相連接；
[0009] 所述模擬水流系統(tǒng)，包括水栗、噴水法蘭及具有多相調(diào)節(jié)器的氣液增壓栗；所述氣 液增壓栗的輸出端與噴水法蘭相連接；
[0010] 所述測試系統(tǒng)，包括若干個智能管道流量計和螺旋式流速儀；所述智能管道流量 計分別設(shè)置在氣液增壓栗增壓后的管道和噴水法蘭上，螺旋式流速儀分別設(shè)置在實驗試件 安裝位置的周圍。
[0011] 在所述防回流板位置的上層水箱外壁設(shè)置有固定度盤，在防回流板上設(shè)置有回流 板旋轉(zhuǎn)指針，所述回流板旋轉(zhuǎn)指針與固定度盤相對應(yīng)。
[0012] 所述水栗的進水口通過連接軟管和卡具與水栗抽水口相連接，水栗的出水口通過 連接軟管和卡具與噴水口或氣液增壓栗的輸入端相連接。
[0013] 本實用新型的有益效果：
[0014] 1、本實用新型可用于模擬常水位流速和洪峰水位流速時不同特征的水流，研究不 同水流流速對橋梁水毀的作用效果，并可防止橋梁水毀實驗時的水流回流；
[0015] 2、本實用新型適用于多種水流物理試驗與教學(xué)展示試驗，而且制造方便、便于裝 卸，更是模擬橋梁路橋結(jié)合部位水毀實驗的有效裝置；
[0016] 3、本實用新型采用了水栗W0RECHI-170F和氣液增壓栗STA100,并結(jié)合高精度的 螺旋式流速儀實時讀取上層水箱中的水流速度，水流速度測試可精度到0. lcm/s，從而獲得 更為精確的水流流速測定效果，準(zhǔn)確校驗了上層水箱內(nèi)的實際流速，與此同時將流速范圍 擴大到0~360cm/s，并消除了橫向環(huán)流；
[0017] 4、本實用新型采用智能管道流量計LUGB DN-50監(jiān)控向上層水箱內(nèi)噴水的均勻性， 并通過閥門控制水箱內(nèi)水流流速，多擋切換靈活。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型的槽體防回流系統(tǒng)和自循環(huán)系統(tǒng)及與其相連的測試系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本實用新型的模擬水流系統(tǒng)及與其相連的測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖中：1_螺旋式流速儀，2-低壓直流電機，3-軟鋼絲繩，4-上層水箱，5-閥門， 6-下層進水口，7-循環(huán)出水口，8-回流板旋轉(zhuǎn)指針，9-防回流板，10-水栗抽水口，11-噴水 口，12-水栗，13-多相調(diào)節(jié)器，14-氣液增壓栗，15-噴水法蘭，16-下層水箱，17-固定度盤， 18-智能管道流量計，19-獨立防震裝置。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的詳細(xì)說明。
[0022] 如圖1、圖2所示，一種模擬橋梁水毀實驗的水箱裝置，包括槽體防回流系統(tǒng)、自循 環(huán)系統(tǒng)、模擬水流系統(tǒng)及測試系統(tǒng)；
[0023] 所述槽體防回流系統(tǒng)，包括防回流板9,防回流板9的下端通過旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在上層 水箱4內(nèi)，在上層水箱4的內(nèi)側(cè)軸向?qū)ΨQ設(shè)置有兩個小功率低壓直流電機2,兩個低壓直流 電機2的動力輸出軸分別與兩條軟鋼絲繩3的一端相連接，軟鋼絲繩3的另一端分別與防 回流板9的上端相連接；所述低壓直流電機2與外接直流電機變壓器相連接；
[0024] 所述自循環(huán)系統(tǒng)使水在上層水箱4、下層水箱16流動，從而進行水流的循環(huán)，達(dá)到 節(jié)約水資源的目的，其包括上層水箱4、下層水箱16、獨立防震裝置19及水栗12 ;所述上層 水箱4設(shè)置在下層水箱16的上方，在上層水箱4的左端面上設(shè)置有噴水口 11，在上層水箱 4與下層水箱16之間的隔板的右側(cè)設(shè)置有循環(huán)出水口 7 ;在下層水箱16的左端面上設(shè)置有 水栗抽水口 10,在下層水箱16的右端面上設(shè)置有下層進水口 6,在下層進水口 6處設(shè)置有 閥門5 ;所述水栗12設(shè)置在獨立防震裝置19上，水栗12的進水口與下層水箱16的水栗抽 水口 10相連接；
[0025] 所述模擬水流系統(tǒng)可實現(xiàn)不同