一种测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置

本发明涉及桥梁的风洞试验装置，特别涉及一种测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置。

背景技术：

随着我国交通事业的快速发展，大跨度桥梁结构已遍及全国各地，而大跨度桥梁的风致振动问题更为突出。为满足更大的交通量需求，所建设的大跨度双幅邻近桥梁逐渐增多，针对大跨度双幅邻近桥梁之间的气动干扰效应研究也取得了一定成果。但对于交通量要求更高的区域，双幅邻近桥梁方案不能满足实际需求，从而提出了大跨度的多幅邻近桥梁方案。

多幅邻近桥梁的主梁断面之间存在的气动干扰现象更为复杂，其各自的气动参数与单幅桥梁明显不同。因此对多幅邻近桥梁的气动干扰效应及气动参数进行试验研究以得到该类型桥梁的气动参数，对该类型桥梁的抗风设计、施工维护等都具有重要意义。目前，多幅邻近桥梁的气动干扰效应研究工作仍然滞后，风洞试验仍是目前研究桥梁结构气动干扰的主要手段，而针对多幅邻近桥梁断面气动干扰效应的风洞试验研究十分少见。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置。此试验装置采用桥梁节段模型通过调节机构与旋转机构连接，旋转机构调节桥梁节段模型的风攻角，调节机构调节桥梁节段模型调节水平和竖向的高差间距，节约试验时间和经济成本。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置，包括旋转机构和桥梁节段模型，所述旋转机构的数量为两组，两组所述旋转机构均安装有调节机构，所述桥梁节段模型的两端通过相应的调节机构分别与两组旋转机构连接，所述调节机构包括用于调节竖向的第一调节部和用于调节横向的第二调节部，所述第一调节部与桥梁节段模型连接，所述第一调节部与第二调节部连接，所述第二调节部安装于旋转机构。

优选的，所述旋转机构包括支座和转盘，所述转盘的一面通过转轴与支座连接，所述转盘的另一面与调节机构连接，所述转盘设有镂空的通孔。

优选的，所述支座包括底座、支撑杆和轴套筒，所述支撑杆的一端安装于底座，所述支撑杆的另一端安装于轴套筒，所述轴套筒通过转轴与转盘连接。

优选的，所述转轴的外端设有刻度尺，所述轴套筒设有与刻度尺相对应的指针标记。

优选的，所述轴套筒的外端设有刻度尺，所述转轴设有与刻度尺相对应的指针标记。

优选的，所述第一调节部包括第一套筒、连接杆、垫板、测力天平和端板，所述第一套筒与第二调节部套接，且第一套筒设有预紧螺栓，所述第一套筒的中部通过连接杆与垫板连接，所述垫板与端板连接，所述测力天平安装于垫板与端板之间，所述端板与桥梁节段模型的端部固定连接。

优选的，所述垫板设有凹槽，所述测力天平安装于凹槽内。

优选的，所述第二调节部包括第一横杆、第二横杆和竖杆，所述竖杆的两端分别与第一横杆和第二横杆连接，所述第一调节部的第一套筒套接于竖杆，所述第一横杆通过扣件安装于旋转机构的一端，所述第二横杆通过扣件安装于旋转机构的另一端，所述竖杆的两端通过相应的第二套筒分别与第一横杆和第二横杆连接，所述第二套筒设有预紧螺栓。

优选的，所述扣件包括安装板和2个锁扣，所述安装板与旋转机构连接，所述安装板与其中一个锁扣一体成型，所述2个锁扣连接形成锁紧孔。

优选的，所述第一横杆、第二横杆和竖杆均设有刻度尺。

本发明相对现有技术具有以下优点及有益效果：

1、本发明测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置，此风洞试验装置采用桥梁节段模型通过调节机构与旋转机构连接，采用旋转机构调节桥梁节段模型的之间的风攻角，采用第一调节部和第二调节部滑动调节桥梁节段模型之间的间距和高差，可快速精确实现桥梁节段模型之间的距离、高差和风攻角的调整，操作简单实用，也不会因为拆卸桥梁节段模型而造成实验时间和经济成本的增加，提高试验效率。

2、本发明测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置，此风洞试验装置采用旋转机构，第一调节部设有测力天平，测试试验过程中桥梁节段模型受到的风力系数，普适性强，风洞试验利用率高。

3、本发明测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置，旋转机构设有角度刻度尺，记录桥梁节段模型断面的风攻角，旋转机构结构简单，利用加工制造，旋转机构可以替换风洞实验中特定的转盘，普适性强，风洞试验利用率高。

4、本发明测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置，此风洞试验装置在第一横杆、第二横杆和竖杆设有刻度尺，可以精确的调整每幅桥梁节段模型的水平间距和垂直高差，满足不同试验场景的需求，且此装置结构简单，便于操作。

附图说明

图1是本发明的一种测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置的示意图。

图2是本发明的一种测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置的旋转机构的示意图。

图3是本发明的一种测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置的第一调节部爆炸图。

图4是本发明的一种测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置的第二调节的部示意图。

图5是本发明的一种测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置的扣件示意图。

其中，1为旋转机构，101为底座，102为支撑柱，103为轴套筒，104为转轴，105为转盘，2为第一调节部，201为第一套筒，202为连接杆，203为垫板，204为测力天平，205为端板，206为销孔，3为第二调节部，301为第一横杆，302为第二横杆，303为竖杆，304为第二套筒，305为扣件，3051为安装板，3052为安装孔，3053为锁扣，4为桥梁节段模型。

具体实施方式

下面接合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述,实施例不能在此一一赘述,但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

如图1所示，一种测定邻近桥梁气动干扰的风洞试验装置，包括旋转机构1和桥梁节段模型4，此实施例中的桥梁节段模型4为三幅，且桥梁节段模型4为空腔结构，所述旋转机构1的数量为两组，旋转机构1的下端设有支撑部，旋转机构1通过支撑部放置于地面，两组所述旋转机构1均安装有调节机构，三幅所述桥梁节段模型4的两端分别通过调节机构与两组旋转机构1连接，三幅邻近桥梁之间存在较强的气动干扰效应，其中每一幅桥梁各自的气动参数均受到三幅桥梁之间的距离和桥面高差的影响，此旋转机构1实现调整桥梁节段模型4的风攻角，调节机构调整桥梁节段模型4的水平间距或垂直间距。所述调节机构包括用于调节竖向的第一调节部2和用于调节横向的第二调节部3，所述第一调节部2与桥梁节段模型4连接，所述第一调节部2与第二调节部3的中部连接，所述第二调节部3安装于旋转机构1，且第一调节部2和第二调节部3操作简单实用，也不会因为拆卸桥梁节段模型4而造成实验时间和经济成本的增加，且桥梁节段模型4可以预先安装于第一调节部2，然后在安装到第二调节部3，显著提高试验的效率，且此试验装置无需依赖风洞中试验阶段的转盘，即可实现桥梁节段模型4风攻角的同步调整，具有较强的普适性，提高了对不同类型风洞实验室的利用效率。

如图2所示，旋转机构1包括支座和转盘105，所述转盘105的一面通过转轴104与支座连接，支座用于支撑转盘105，确保转盘105在旋转的过程中不会晃动，转盘105围绕着支座做顺时针或逆时针的圆周运动，所述转盘105与第二调节部3的四角固定连接，转盘105用于调整每幅桥梁节段模型4断面的风攻角。所述转盘105的另一面与调节机构连接，所述转盘105设有镂空的通孔，尽可能不被风洞试验中横向的风力影响，从而减少试验误差，此转盘105由十字形的条形板和圆盘组成，条形版和圆盘连接形成4个对称的扇形槽口，此扇形槽口便于过渡风洞试验中的水平风力，使转盘105减小受到水平风力的影响，从而增加风洞试验的数据真实性。

所述支座包括底座101、支撑杆102和轴套筒103，所述支撑杆102的一端安装于底座101，所述支撑杆102的另一端安装于轴套筒103，所述轴套筒103通过转轴104与转盘105连接。此支撑杆102为可伸缩的伸缩杆，满足桥梁节段模型4所需要的支撑高度，便于用于不同类型的风洞试验，所述轴套筒103与转盘105连接，轴套筒103内设有轴承，减小旋转部的转动摩擦力，轴套筒103设有预紧螺栓，未扭紧螺栓时，转盘105可以在轴套筒103内转动，方便转盘105调整桥梁节段模型4断面的风攻角。

所述转轴104的外端设有刻度尺，所述轴套筒103设有与刻度尺相对应的指针标记；或轴套筒103的外端设有刻度尺，所述转轴104设有与刻度尺相对应的指针标记。转轴104的长度与轴套筒103的深度一致，转轴104的两端设有刻度尺，轴套筒103设有与转轴104相对应的指针标记，用于精确调整转盘105转动的角度，转盘105与第二调节部3固定连接，转盘105通过转轴104实现了桥梁节段模型4的风攻角调整。

如图3所示，第一调节部2包括第一套筒201、连接杆202、垫板203、测力天平204和端板205，所述第一套筒201与第二调节部3套接，且第一套筒201设有预紧螺栓，所述第一套筒201的中部通过连接杆202与垫板203连接，连接杆202用于支撑桥梁节段模型4的自身重力和桥梁节段模型4实验中受到的风力。所述垫板203与端板205连接，所述测力天平204安装于垫板203与端板205之间，所述垫板203设有凹槽，所述测力天平4安装于凹槽内，侧力天平4安装于凹槽使垫板203与端板205的连接更加紧凑，节省空间。端板205上设有螺孔，端板205通过螺栓与测力天平204连接，所述桥梁节段模型4的两端与端板205固定连接。每幅桥梁节段模型4的两端均与端板2连接，第一套筒201与第二调节部3套接，用于调整三幅桥梁节段模型4之间的垂直高差，测力天平204用于测试在风洞实验中三幅桥梁节段模型4所受到的风力产生的风力系数。

如图4所示，第二调节部3包括第一横杆301、第二横杆302和竖杆303，所述竖杆303的两端分别与第一横杆301和第二横杆302连接，所述第一调节部2的第一套筒201套接于竖杆303，第一套筒201可在竖杆303滑动位移，用于调整每幅桥梁节段模型4的垂直高差，所述第一横杆301通过扣件305安装于旋转机构1的一端，所述第二横杆302通过扣件305安装于旋转机构1的另一端，所述竖杆303的两端通过相应的第二套筒304分别与第一横杆301和第二横杆302连接，桥梁节段模型4通过竖杆303与旋转机构1连接。所述第二套筒304设有预紧螺栓。竖杆303通过第二套筒304分别与第一横杆301和第二横杆302连接，第二套筒304可以在第一横杆301和第二横杆302位移滑动，用于调整每幅桥梁节段模型4之间的水平距离。

如图5所示，扣件305包括安装板3051和2个锁扣3053，所述安装板3051与旋转机构1连接，所述安装板3051与其中一个锁扣3053一体成型，2个所述锁扣3051连接形成锁紧孔，所述锁扣3053与第一横杆301或第二横杆302扣接。旋转机构1设有预留孔，安装板3051设有2个安装孔3052，将螺栓压入预留孔将安装板3051与旋转机构连接，此锁扣2053为半圆形的扣夹，第一横杆301和第二横杆302嵌入夹扣内，夹扣将第一横杆301和第二横杆302夹紧，确保第一横杆301和第二横杆302受到水平的风力不会在锁紧孔内滑动。

所述第一横杆301、第二横杆302和竖杆303的侧壁均设有刻度尺。此刻度尺用于标记每幅桥梁节段模型4之间的水平距离和垂直距离，实验人员记录每幅桥梁节段模型4的之间的间距数据，用于计算每幅邻近桥梁断面静力分力系数的气动干扰效应。

所述第一套筒201和第二套筒304的壁面设有与预紧螺栓对应的销孔206，所述预紧螺栓插入销孔206，第一套筒201相对固定于竖杆303；第二套筒304相对固定于第一横杆301和第二横杆302。未扭紧预紧螺栓时，第一套筒201和第二套筒304均可以在第一横杆301、第二横杆302和竖杆303的壁面滑动，第一套筒201和第二套筒304均通过预紧螺栓固定于竖杆303、第一横杆301和第二横杆302，从而实现桥梁节段模型4在第一调节部2中的垂直高差位移，同时实现桥梁节段模型4在第二调节部3中的水平间距位移。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。