一种测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法
【专利摘要】本发明提供一种测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法，包括以下步骤：在风洞中将主梁节段模型水平放置，在其下面安装2根竖向连杆，使每根连杆上端与节段模型底面固端连接，下端各与一个测力天平连接；在风雨共同作用下测出两个天平的水平力和竖直力，它们的水平力之和、竖直力之和、背风侧与迎风侧天平的竖直力之差与两连杆间距的乘积，除以节段模型长度就分别获得了阻力 D 、升力 L 和升力矩 M 。通过该方法可以实现在节段模型风洞试验中测试风雨联合作用下的主梁静力三分量。
【专利说明】一种测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于桥梁抗风设计和研宄领域，具体涉及一种测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法。
【背景技术】
[0002]随着设计理论和施工技术的不断进步，桥梁结构呈现出大跨化和轻柔化的发展趋势，结构刚度和阻尼不断降低，这使得大跨桥梁结构对风的敏感性更加突出。风对桥梁的作用包括静力作用和动力作用，风致静力作用又包括静风荷载作用与风致静力失稳，与动力失稳相比，静力失稳发生前没有任何先兆，突发性强，破坏性更大。因此，风致静力作用具有重要的研宄价值。
[0003]传统的桥梁结构静力作用的研宄都是基于均匀来流风场，然而，对于建设在台风频繁侵袭区域的大跨度桥梁结构来说，强风常常伴随着降雨，特别对于台风天气，强风与暴雨耦合更是其主要特征。大跨桥梁结构处于风雨联合作用时，单一考虑风场进行风致作用分析得出的结论与实际有一定的偏差，其原因在于雨场的存在以及雨场和风场的相互耦合作用。因此，在进行桥梁风致静力作用分析时考虑降雨的影响更符合客观实际。
[0004]在风雨联合作用下，桥梁的主梁断面受到的单位长度的静力荷载有三个分量:阻力D、升力L和升力矩M (如图1所示)。为测出这三个分量，需在风洞中利用节段模型进行测力试验。在传统的仅考虑风作用的测力试验中，一般将主梁的节段模型竖直立于测力天平之上。这种方法不能适用于风雨联合作用下的测力试验，因为在该方法中雨的方向与桥面是平行的，与实际情况(雨与桥面垂直)不符。
[0005]因此，需要一种测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法以解决上述问题。
【发明内容】
[0006]发明目的:本发明针对现有技术中没有大跨度平行双幅桥梁的缺陷，提供一种测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法。
[0007]技术方案:为解决上述技术问题，本发明的测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法采用如下技术方案:
一种测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法，包括以下步骤:
1)、在风洞中将主梁节段模型水平放置，在所述主梁节段模型的下方竖直设置第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆的上端均与所述主梁节段模型的底面固端连接，所述第一连杆和第二连杆的下端分别连接第一测力天平和第二测力天平，令第一测力天平和第二测力天平的数据归零，其中，第一测力天平为背风侧测力天平，第二测力天平为迎风侧测力天平；
2)、开启风机和降雨设备，使风雨共同作用于所述主梁节段模型，测出背风侧测力天平的水平力Λ和竖直力I测出迎风侧测力天平的水平力乃和竖直力φ 3)、设主梁节段模型长度为A主梁受到的风雨共同作用下的静力三分量通过下式计算得到:
時神/ s L=(Ql+Q^) / s M=(Q1-Q2) a/ s
其中，AZ和别为主梁受到的阻力、升力和升力矩，Λ和M分别为背风侧测力天平的水平力和竖直力，6和兑分别为迎风侧测力天平的水平力和竖直力，a为第一连杆和第二连杆的间距。
[0008]更进一步的，所述第一连杆和第二连杆分别位于所述主梁节段模型的中间两侧。
[0009]更进一步的，所述第一连杆和第二连杆与所述主梁节段模型中间的距离相等。
[0010]有益效果:本发明的测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法简单易行，可以方便实现在节段模型风洞试验中测试风雨联合作用下的主梁静力三分量。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为桥梁主梁断面的静力三分量；
图2为试验装置的布置示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例
[0013]一种测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法，包括以下步骤:
1)、在风洞中将主梁节段模型水平放置，在主梁节段模型的下方竖直设置第一连杆和第二连杆，第一连杆和第二连杆的上端均与主梁节段模型的底面固端连接，第一连杆和第二连杆的下端分别连接第一测力天平和第二测力天平，令第一测力天平和第二测力天平的数据归零，其中，第一测力天平为背风侧测力天平，第二测力天平为迎风侧测力天平。第一连杆和第二连杆分别位于主梁节段模型的中间两侧。第一连杆和第二连杆与主梁节段模型中间的距离相等。
[0014]2)、开启风机和降雨设备，使风雨共同作用于主梁节段模型，测出背风侧测力天平的水平力Λ和竖直力I测出迎风侧测力天平的水平力乃和竖直力φ
3)、设主梁节段模型长度为A主梁受到的风雨共同作用下的静力三分量通过下式计算得到:
時神/ s L=(Ql+Q^) / s M=(Q1-Q2) a/ s
其中，AZ和别为主梁受到的阻力、升力和升力矩，Λ和M分别为背风侧测力天平的水平力和竖直力，6和兑分别为迎风侧测力天平的水平力和竖直力，a为第一连杆和第二连杆的间距。
[0015]本发明的测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法简单易行，可以方便实现在节段模型风洞试验中测试风雨联合作用下的主梁静力三分量。
【权利要求】
1.一种测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法，其特征在于，包括以下步骤: 0、在风洞中将主梁节段模型水平放置，在所述主梁节段模型的下方竖直设置第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆的上端均与所述主梁节段模型的底面固端连接，所述第一连杆和第二连杆的下端分别连接第一测力天平和第二测力天平，令第一测力天平和第二测力天平的数据归零，其中，第一测力天平为背风侧测力天平，第二测力天平为迎风侧测力天平； 开启风机和降雨设备，使风雨共同作用于所述主梁节段模型，测出背风侧测力天平的水平力乃和竖直力4，测出迎风侧测力天平的水平力乃和竖直力兑； 设主梁节段模型长度为5，主梁受到的风雨共同作用下的静力三分量通过下式计算得到: 時神/ 8 1=^0^0^)/8 其中，从2和别为主梁受到的阻力、升力和升力矩，0和0分别为背风侧测力天平的水平力和竖直力，6和兑分别为迎风侧测力天平的水平力和竖直力，^为第一连杆和第二连杆的间距。
2.如权利要求1所述的测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法，其特征在于，所述第一连杆和第二连杆分别位于所述主梁节段模型的中间两侧。
3.如权利要求2所述的测试风雨联合作用下桥梁主梁静力三分量的方法，其特征在于，所述第一连杆和第二连杆与所述主梁节段模型中间的距离相等。
【文档编号】G01L5/16GK104502052SQ201410717021
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】张文明 申请人:东南大学