等于3的自然數；波高儀12的個數為M個，布置在橋梁全橋彈性模型2基礎側邊2?5倍基礎寬度處和橋梁全橋彈性模型2的迎浪方向前方I?4倍波長范圍內，其中M為大于或等于3的自然數；流速儀17的個數為K個，布置安裝在橋梁全橋彈性模型2基礎側邊2?5倍基礎寬度處和橋梁全橋彈性模型2的迎流方向前方I?4倍波長范圍內，其中K為大于或等于3的自然數；造流栗13安裝在L形排列消波器10長邊前方2?5m的水池8底面下部，且其頂面與水池8底面平齊；導流管14安裝在水池8底面下部，其兩端分別與造流栗13和整流器16連接；海底地形模擬裝置11安裝在造流栗13和整流器16之間的水池8底面上，海底地形模擬裝置11內部布置模型基座35，模型基座35與水池8底面固結，模型基座35上部安裝橋梁全橋彈性模型2 ;
[0042]風浪流耦合場模擬系統I通過“模擬-反饋-控制”生成風浪流耦合場，通過大量的試驗研究得到了風浪流耦合場參數的實現流程如下:首先，由造流栗13、導流管14和整流器16生成流場，并達到穩(wěn)定的目標流速；接著，由L形排列移動式風機陣列4、紊流發(fā)生裝置5、風場模擬裝置平臺6生成風向在0°?90°范圍任意可調的風場，并達到穩(wěn)定的風速和風剖面；然后，由L形排列吸收式造波機9生成波向在0°?90°范圍任意可調的入射波波浪場，并經過海底地形模擬裝置11改變其水質點運動形態(tài)，傳播到橋梁全橋彈性模型2位置處達到穩(wěn)定的目標波高和波周期，從而獲得空間相關、時間同步和連續(xù)的目標風-浪-流耦合場，能夠考慮橋位處地形、基礎局部沖刷對風浪流耦合場的影響。
[0043]風速、風剖面和風向利用L形排列移動式風機陣列4、紊流發(fā)生裝置5和風場模擬裝置平臺6進行模擬，利用三維風速儀7對風速、風剖面和風向進行實時測試，并通過試驗測試分析系統3與L形排列移動式風機陣列4、風場紊流發(fā)生裝置5、風場模擬裝置平臺6共同形成“模擬-反饋-控制”來調試獲得目標風場。
[0044]波浪波高、波周期和波向利用L形排列吸收式造波機9、L形排列消波器10和海底地形模擬裝置11在水池8中進行模擬，能夠生成穩(wěn)定的規(guī)則波浪系列和滿足目標波浪譜的隨機波浪系列；波高儀12對波高時程進行實時測試，并通過試驗測試分析系統3與L形排列吸收式造波機9、L形排列消波器10形成“模擬-反饋-控制”而獲得目標波浪場。
[0045]如圖1至圖3所示，風浪流耦合場模擬系統I利用造流栗13、導流管14、整流器16構成的閉環(huán)造流系統進行水流流速和流向的模擬；通過控制造流栗13驅動水流沿導流管14至整流器16均勻噴射出來，形成流場；通過調節(jié)造流栗13的驅動方向，形成順流向和逆流向的流場；利用流速儀17對水流流速進行實時測試，并通過試驗測試分析系統3與造流栗13、導流管14、整流器16形成“模擬-反饋-控制”而獲得目標流場。
[0046]如圖1至圖3所示，海底地形模擬裝置11模擬橋梁基礎局部沖刷和橋位區(qū)域的海底地形，局部沖刷坑形狀及其大小通過基礎局部沖刷模型試驗獲得或根據橋梁基礎局部沖刷經驗模型計算確定；海底地形模擬裝置11采用沙石、磚和水泥預制而成，橋梁全橋彈性模型2下部區(qū)域的海底地形模擬裝置11設置在活動式轉盤上，平面投影形狀為圓形，能夠根據風場、波浪場和流場的方向進行水平轉動；在風浪流耦合場模擬中，海底地形模擬裝置11將改變流場和波浪場的水質點運動速度及其方向，從而準確模擬橋位處的波-流場流態(tài)分布O
[0047]如圖2a、圖2b、圖2c、圖3和圖4所示，橋梁全橋彈性模型2包括纜索31、阻尼模擬裝置33、模型底座34、基礎36、橋塔37、主梁38和橋墩39，用于模擬橋梁施工狀態(tài)及成橋狀態(tài)彈性結構外形、剛度、質量、阻尼等特性。其中，基礎36通過模型底座34安裝在防水六分量測力天平18上，防水六分量測力天平18安裝在模型基座35上；橋塔37和橋墩39固接在基礎36上，主梁38通過纜索31與橋塔37連接，并支撐在橋墩39上；基礎36、橋塔37、橋墩39和主梁38由節(jié)段外衣27、彈性骨架28、質量配件29裝配而成，相鄰節(jié)段外衣27之間留有I?5mm的間隙，外衣密封帶30用于密封相鄰節(jié)段外衣27之間的間隙，質量配件29分布式安裝在節(jié)段外衣27內側或彈性骨架28上，阻尼模擬裝置33設置在橋塔37和橋墩39的彈性骨架28上或節(jié)段外衣27內側；纜索31由包裹外衣的銅絲15與彈簧32串聯模擬。
[0048]如圖1至圖4所示，試驗測試分析系統3由防水六分量測力天平18、位移傳感器
19、加速度傳感器20、動水壓力傳感器21、傳輸導線22、信號控制集成單元23和動態(tài)響應采集單元24組成；防水六分量測力天平18、位移傳感器19、加速度傳感器20和動水壓力傳感器21通過傳輸導線22或無線與信號控制集成單元23進行實時通訊和交互，試驗測試分析系統3對信號控制集成單元23采集的風浪流耦合場環(huán)境參數和橋梁全橋彈性模型2的位移、加速度、水下基礎表面動水壓力分布、基底六分力的動態(tài)響應參數，并實現上述參數的空間相關、時間連續(xù)及同步的測量和分析。其中:
[0049]如圖5所示，動水壓力傳感器21的探頭25按環(huán)形均勻安裝在橋梁全橋彈性模型2水下基礎表面測壓孔26內，測壓孔與探頭間的空隙采用樹脂膠密封處理，測壓孔26在靜水面上I?2倍波高至海底范圍內按間距0.5?2cm布置，隨入水深度增加布置點逐漸變疏；動水壓力傳感器21的傳輸導線22通過模型底座34密封孔導出，采樣頻率為1Hz?10Hz ο
[0050]如圖1至圖4所示，防水六分量測力天平18用于測量橋梁全橋彈性模型2在風浪流耦合作用下的水平力、豎向力和彎矩動態(tài)響應。J個防水六分量測力天平18安裝在模型底座34下面，其中J為大于或等于I的自然數；防水六分量測力天平18的卓越頻率高于橋梁全橋彈性模型2的卓越頻率，采樣頻率設定范圍為1Hz?100Hz。
[0051]如圖2a、圖2b、圖2c和圖3所示，位移傳感器19和加速度傳感器20成對布置，數量均為P個，其中P為大于或等于4的自然數；位移傳感器19和加速度傳感器20布置安裝在橋塔頂端截面和橋塔中部截面的橫橋向和順橋向上，以及主梁跨中截面、主梁1/4跨截面、主梁3/4跨截面的橫橋向、豎向上，用于測量橋梁全橋彈性模型2的位移、加速度、水下基礎表面動水壓力分布、基底六分力的動態(tài)響應信息。
[0052]如圖1至圖5所示，信號控制集成單元23和動態(tài)響應采集單元24能夠集成風浪流耦合場參數和橋梁全橋彈性模型2位移、加速度、水下基礎表面動水壓力分布、基底六分力等的動態(tài)響應參數，實現多變量、多通道的時間連續(xù)同步采集、存儲和分析。信號控制集成單元23與L形排列移動式風機陣列4、L形排列吸收式造波機9、造流栗13、三維風速儀
7、波高儀12、流速儀17、位移傳感器19、加速度傳感器20、動水壓力傳感器21、防水六分量測力天平18等測試傳感器之間通過有線或無線傳輸進行實時通訊和交互，各變量通道數據采樣頻率在I?10Hz之間根據模型系統頻率和環(huán)境要素頻率來確定選用采樣頻率。動態(tài)響應采集單元24自動生成采集數據文件，具有實時數據統計與處理功能，并能夠同局域網內的其他計算機上的采集、數據處理系統進行通訊和協調工作。
[0053]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種橋梁全橋彈性模型風浪流耦合作用動力響應試驗系統，其特征在于，該系統包括: 風浪流耦合場模擬系統(I)，用于通過模擬-反饋-控制的機制生成目標風浪流耦合場； 橋梁全橋彈性模型(2)，設置于該風浪流耦合場模擬系統(I)中，用于模擬橋梁施工及成橋狀態(tài)全橋的彈性結構外形、剛度、質量及阻尼特性；以及 試驗測試分析系統(3)，用于采集和分析風浪流耦合場參數以及橋梁全橋彈性模型(2)在該風浪流耦合場作用下的位移、加速度、水下基礎表面動水壓力分布、基底六分力的動態(tài)響應。2.根據權利要求1所述的橋梁全橋彈性模型風浪流耦合作用動力響應試驗系統，其特征在于，所述風浪流耦合場模擬系統(I)包括L形排列移動式風機陣列(4)、紊流發(fā)生裝置(5)、風場模擬裝置平臺(6)、三維風速儀(7)、水池(8)、L形排列吸收式造波機(9)、L形排列消波器(10)、海底地形模擬裝置(11)、波高儀(12)、造流栗(13)、導流管(14)、整流器(16)和流速儀(17)，其中: 水池(8)由四個相鄰的側壁和底面構成，其水平投影為長方形，長邊尺寸為50?150m，短邊尺寸為40?120m，側壁高度為0.5?3m ; 風場模擬裝置平臺(6)包括兩段，呈L形平行布置在水池(8)的相鄰兩側壁內側，風場模擬裝置平臺(6)和相鄰的水池(8)側壁之間的水平投影凈間距為0.2?2m，風場模擬裝置平臺(6)下部固定在水池(8)的底面上，風場模擬裝置平臺(6)頂面與水池(8)靜水面的垂直距離為0.2?Im ; L形排列移動式風機陣列(4)和其前方的紊流發(fā)生裝置(5)均安裝在風場模擬裝置平臺(6)頂面上； L形排列吸收式造波機(9)固定在風場模擬裝置平臺(6)前方的水池底面上，其對面的水池⑶側壁前設有L形排列消波器(10)，L形排列消波器(10)與相鄰的水池⑶側壁之間的水平凈距離為0.2?2m ; 整流器(16)和造流栗(13)均為I字形排列，二者平行布置，二者之間布置橋梁全橋彈性模型(2);整流器(16)安裝在L形排列吸收式造波機(9)長邊前方2?5m的水池(8)底面下部，且其頂面與水池(8)底面平齊； 風速儀(7)的個數為N個，布置在全橋彈性模型(2)的迎風方向前方，風速儀(7)距離靜水面的垂直高度為橋塔高度的65%或與