懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗裝置。本發(fā)明包括支撐框架、試驗管、試驗管支架、鋼索絲拉緊梁、沖擊加載裝置和傳感測量裝置。支撐框架為立方體框架，試驗管支架設(shè)置在置兩根短底梁上，試驗管的兩端固定在兩個試驗管支架上，通過鋼索絲拉緊，試驗管上設(shè)置有位移傳感器和加速度傳感器。框架頂面上設(shè)置有活動框架，活動框架上活動設(shè)置有活動板，落錘導(dǎo)軌豎直固定在活動板上，落錘與落錘導(dǎo)軌活動連接，撞擊傳力桿穿過活動板設(shè)置在落錘下方。本發(fā)明構(gòu)造明確，安裝方便，性能可靠，可實現(xiàn)不同參數(shù)狀態(tài)下水下懸浮隧道沖擊動力響應(yīng)的試驗?zāi)M。
【專利說明】懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，具體涉及一種懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]懸浮隧道主要由管段、錨索、基礎(chǔ)、駁岸段等組成，具有跨越能力大、適應(yīng)深水施工、全天候運(yùn)營，環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點。它被認(rèn)為是21世紀(jì)最有挑戰(zhàn)和發(fā)展?jié)撃艿男滦徒煌ńY(jié)構(gòu)物。但目前世界上還沒有懸浮隧道建成實例。人們對其復(fù)雜環(huán)境下的力學(xué)特性及安全性還存在擔(dān)憂。
[0003]綜合考慮各種因素，懸浮隧道一般應(yīng)位于30米以下的深水中。由于內(nèi)部車輛的撞擊、沉船及漁船拖網(wǎng)、潛艇甚至恐怖襲擊等引起的沖擊荷載無疑對懸浮隧道結(jié)構(gòu)的安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。在懸浮隧道沖擊動力響應(yīng)的理論計算中，由于結(jié)構(gòu)的非線性和流固耦合效應(yīng)，使得計算復(fù)雜，且不得不作較多的簡化。因此，基于懸浮隧道縮尺模型的整體沖擊響應(yīng)試驗則是一種有效的技術(shù)手段，不僅有助于驗證理論模型的準(zhǔn)確性，還能獲得和修正相關(guān)的計算參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)的試驗裝置，為懸浮隧道在遭受內(nèi)部車輛碰撞、沉船等沖擊荷載下的整體動力響應(yīng)提供了一種有效的試驗方法。
[0005]本發(fā)明的懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗裝置包括支撐框架、試驗管、試驗管支架、鋼索絲拉緊梁、沖擊加載裝置和傳感測量裝置。
[0006]所述的支撐框架為立方體框架，包括四根底梁、四根頂梁和四根側(cè)梁；四根底梁為處于同一平面的兩根長底梁和兩根短底梁，四根底梁構(gòu)成矩形的框架底面，兩根短底梁上開有鋼索絲拉緊梁固定槽；四根頂梁為處于同一平面的兩根長頂梁和兩根短頂梁，四根頂梁構(gòu)成矩形的框架頂面。
[0007]所述的試驗管包括位于同一軸向的鋁合金管體和橡膠環(huán)，相鄰的兩根鋁合金管體的端面之間設(shè)置有橡膠環(huán)，并通過試驗管連接螺栓固定連接；試驗管的兩端固定設(shè)置在兩個試驗管支架上。
[0008]所述的傳感測量裝置包括位移傳感器和加速度傳感器，均設(shè)置在鋁合金管體上。
[0009]兩個試驗管支架分別固定設(shè)置兩根短底梁上；每個試驗管支架包括斜梁和水平平臺，斜梁的兩端分別與水平平臺的底面和短底梁固定連接；水平平臺上設(shè)置有兩個夾板，鋁合金管體的一端位于兩個夾板之間，試驗管固定螺栓穿過試驗管的管體和兩個夾板設(shè)置，將試驗管固定在試驗管支架上。
[0010]兩根平行的鋼索絲拉緊梁設(shè)置在框架底面上，且與長底梁平行，鋼索絲拉緊梁的兩端分別開有鋼索絲拉緊梁固定孔，鋼索絲拉緊梁固定孔與短底梁的鋼索絲拉緊梁固定槽位置對應(yīng)，鋼索絲拉緊梁固定螺栓穿過鋼索絲拉緊梁固定孔和鋼索絲拉緊梁固定槽設(shè)置，將鋼索絲拉緊梁與短底梁固定連接；多根鋼索絲的一端與鋁合金管體固定連接，另一端與鋼索絲拉緊梁固定連接。
[0011]框架頂面上設(shè)置有活動框架，活動框架對應(yīng)的兩邊分別與兩根長頂梁活動連接，活動框架可以沿長頂梁方向水平移動；活動框架上活動設(shè)置有活動板，活動板可以在活動框架上沿短頂梁方向水平移動。
[0012]所述的沖擊加載裝置包括落錘和撞擊傳力桿，撞擊傳力桿穿過活動板中心開設(shè)的穿孔，并與活動板之間通過復(fù)位彈簧連接；落錘導(dǎo)軌豎直固定在活動板上，落錘與落錘導(dǎo)軌活動連接，落錘可以沿落錘導(dǎo)軌垂直下落，落錘導(dǎo)軌邊設(shè)置有標(biāo)尺。
[0013]本發(fā)明構(gòu)造明確，安裝方便，性能可靠，可實現(xiàn)不同參數(shù)(如:邊界條件、錨固方式、沖擊位置、沖擊荷載大小等)狀態(tài)下水下懸浮隧道沖擊動力響應(yīng)的試驗?zāi)M。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中試驗管的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖1中試驗管支架的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為圖1中鋼索絲拉緊梁與短底梁連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為圖1中沖擊加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016]如圖1所示，一種懸浮隧道整體沖擊動力響應(yīng)試驗裝置，包括:支撐框架1、試驗管
2、試驗管支架3、鋼索絲拉緊梁4、沖擊加載裝置和傳感測量裝置。
[0017]支撐框架I為立方體框架，包括四根底梁1-1、四根頂梁1-2和四根側(cè)梁1-3 ;四根底梁1-1為處于同一平面的兩根長底梁和兩根短底梁，四根底梁1-1構(gòu)成矩形的框架底面，兩根短底梁上開有鋼索絲拉緊梁固定槽1-4 ;四根頂梁1-2為處于同一平面的兩根長頂梁和兩根短頂梁，四根頂梁1-2構(gòu)成矩形的框架頂面。
[0018]如圖1和2所示，試驗管2包括位于同一軸向的三根鋁合金管體2-1和兩個橡膠環(huán)2-2，相鄰的兩根鋁合金管體2-1的端面之間設(shè)置有橡膠環(huán)2-2 ;鋁合金管體2-1的端部設(shè)置有環(huán)形凸起，試驗管連接螺栓2-3穿過兩個鋁合金管體的環(huán)形凸起將相鄰的兩根鋁合金管體2-1固定連接；試驗管2的兩端固定設(shè)置在兩個試驗管支架3上。傳感測量裝置包括位移傳感器和加速度傳感器，均設(shè)置在鋁合金管體2-1上。
[0019]如圖3所示，兩個試驗管支架3分別固定設(shè)置兩根短底梁上。每個試驗管支架3包括兩根斜梁3-1和水平平臺3-2，斜梁3-1的兩端分別與水平平臺3-2的底面和短底梁固定連接，兩個截面為L形的夾板3-3固定設(shè)置在水平平臺3-2上，鋁合金管體2-1的一端位于兩個夾板3-3之間，試驗管固定螺栓3-4穿過試驗管的管體4-1和兩個夾板3-3設(shè)置，將試驗管固定在試驗管支架3上。三個試驗管固定螺栓3-4位于同一豎直平面上，或其中兩個位于同一豎直平面上。
[0020]如圖1所示，兩根平行的鋼索絲拉緊梁4設(shè)置在框架底面上，且與長底梁平行。如圖4所示，鋼索絲拉緊梁4的兩端分別開有鋼索絲拉緊梁固定孔，鋼索絲拉緊梁固定孔與短底梁的鋼索絲拉緊梁固定槽1-4位置對應(yīng)，鋼索絲拉緊梁固定螺栓4-1穿過鋼索絲拉緊梁固定孔和鋼索絲拉緊梁固定槽設(shè)置，將鋼索絲拉緊梁2與短底梁固定連接。多根鋼索絲5的一端與鋁合金管體2-1固定連接，另一端與鋼索絲拉緊梁4固定連接，兩根鋼索絲拉緊梁4向外側(cè)移動，將鋼索絲拉緊，然后擰緊鋼索絲拉緊梁固定螺栓4-1，即可將試驗管2緊固在支撐框架內(nèi)；同時，通過調(diào)節(jié)可實現(xiàn)錨索傾角、長度、錨固方式的轉(zhuǎn)變。
[0021]如圖1所示，活動框架6設(shè)置在框架頂面上，活動框架6對應(yīng)的兩邊分別與兩根長頂梁活動連接，活動框架可以沿長頂梁方向水平移動?；顒影?設(shè)置在活動框架6上，并與活動框架6活動連接，活動板7可以在活動框架6上沿短頂梁方向水平移動。
[0022]如圖5所不,沖擊加載裝置包括落錘11和撞擊傳力桿8。撞擊傳力桿8穿過活動板7中心開設(shè)的穿孔7-1，并與活動板7之間通過復(fù)位彈簧9連接。落錘導(dǎo)軌10豎直固定在活動板7上，落錘11與落錘導(dǎo)軌10活動連接，落錘11可以沿落錘導(dǎo)軌垂直下落；落錘導(dǎo)軌10邊設(shè)置有標(biāo)尺12。
[0023]將該懸浮隧道整體沖擊動力響應(yīng)試驗裝置安裝后，置于水槽中，或者將支撐框架I的底面和四個側(cè)面封閉起來，即可實現(xiàn)懸浮隧道沖擊響應(yīng)的試驗?zāi)M。
[0024]落錘11按標(biāo)尺12指示的一定高度處下落，沿落錘導(dǎo)軌10確定的方向作用于撞擊傳力桿8，再由撞擊傳力桿8最終實現(xiàn)對試驗管2的沖擊荷載及扭矩的輸入。完成沖擊加載后撞擊傳力桿8在復(fù)位彈簧9作用下回復(fù)原位。通過移動活動框架6或活動板7，可實現(xiàn)不同位置的荷載輸入。
[0025]位移傳感器和加速度傳感器與計算機(jī)相連，實現(xiàn)沖擊荷載輸入后對試驗管2的加速度和位移進(jìn)行測量并記錄。
【權(quán)利要求】
1.懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗裝置，包括支撐框架(1)、試驗管(2)、試驗管支架(3)、鋼索絲拉緊梁(4)、沖擊加載裝置和傳感測量裝置；其特征在于: 所述的支撐框架⑴為立方體框架，包括四根底梁(1-1)、四根頂梁(1-2)和四根側(cè)梁(1-3);四根底梁(1-1)為處于同一平面的兩根長底梁和兩根短底梁，四根底梁(1-1)構(gòu)成矩形的框架底面，兩根短底梁上開有鋼索絲拉緊梁固定槽(1-4);四根頂梁(1-2)為處于同一平面的兩根長頂梁和兩根短頂梁，四根頂梁(1-2)構(gòu)成矩形的框架頂面； 所述的試驗管(2)包括位于同一軸向的鋁合金管體(2-1)和橡膠環(huán)(2-2)，相鄰的兩根鋁合金管體(2-1)的端面之間設(shè)置有橡膠環(huán)(2-2)，并通過試驗管連接螺栓(2-3)固定連接；試驗管(2)的兩端固定設(shè)置在兩個試驗管支架(3)上； 所述的傳感測量裝置包括位移傳感器和加速度傳感器，均設(shè)置在鋁合金管體(2-1)上； 兩個試驗管支架(3)分別固定設(shè)置兩根短底梁上；每個試驗管支架(3)包括斜梁(3-1)和水平平臺(3-2)，斜梁(3-1)的兩端分別與水平平臺(3-2)的底面和短底梁固定連接；水平平臺(3-2)上設(shè)置有兩個夾板(3-3)，鋁合金管體(2-1)的一端位于兩個夾板(3-3)之間，試驗管固定螺栓(3-4)穿過試驗管的管體(4-1)和兩個夾板(3-3)設(shè)置，將試驗管固定在試驗管支架(3)上； 兩根平行的鋼索絲拉緊梁(4)設(shè)置在框架底面上，且與長底梁平行，鋼索絲拉緊梁(4)的兩端分別開有鋼索絲拉緊梁固定孔，鋼索絲拉緊梁固定孔與短底梁的鋼索絲拉緊梁固定槽(1-4)位置對應(yīng)，鋼索絲拉緊梁固定螺栓(4-1)穿過鋼索絲拉緊梁固定孔和鋼索絲拉緊梁固定槽設(shè)置，將鋼索絲 拉緊梁(2)與短底梁固定連接；多根鋼索絲(5)的一端與鋁合金管體(2-1)固定連接，另一端與鋼索絲拉緊梁(4)固定連接； 框架頂面上設(shè)置有活動框架(6)，活動框架(6)對應(yīng)的兩邊分別與兩根長頂梁活動連接，活動框架(6)可以沿長頂梁方向水平移動；活動框架(6)上活動設(shè)置有活動板(7)，活動板(7)可以在活動框架(6)上沿短頂梁方向水平移動； 所述的沖擊加載裝置包括落錘(11)和撞擊傳力桿(8)，撞擊傳力桿(8)穿過活動板(7)中心開設(shè)的穿孔(7-1)，并與活動板(7)之間通過復(fù)位彈簧(9)連接；落錘導(dǎo)軌(10)豎直固定在活動板(7)上，落錘(11)與落錘導(dǎo)軌(10)活動連接，落錘(11)可以沿落錘導(dǎo)軌垂直下落，落錘導(dǎo)軌(10)邊設(shè)置有標(biāo)尺(12)。
2.如權(quán)利要求1所述的懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗裝置，其特征在于:所述的試驗管(2)包括位于同一軸向的三根鋁合金管體(2-) I和兩個橡膠環(huán)(2-2)，鋁合金管體(2-1)的端部設(shè)置有環(huán)形凸起，試驗管連接螺栓(2-3)穿過兩個鋁合金管體的環(huán)形凸起將相鄰的兩根鋁合金管體(2-1)固定連接。
3.如權(quán)利要求1所述的懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗裝置，其特征在于:所述的夾板(3-3)的截面為L形，兩個夾板(3-3)相對設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗裝置，其特征在于:所述的試驗管固定螺栓(3-4)為三個，其中至少兩個位于同一豎直平面上。
【文檔編號】G01M7/08GK104034504SQ201410228242
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】項貽強(qiáng), 楊贏, 陳偉強(qiáng) 申請人:浙江大學(xué)