懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗(yàn)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(yàn)裝置。本發(fā)明包括支撐框架、試驗(yàn)管、試驗(yàn)管支架、鋼索絲拉緊梁、沖擊加載裝置和傳感測(cè)量裝置。支撐框架為立方體框架，試驗(yàn)管支架設(shè)置在置兩根短底梁上，試驗(yàn)管的兩端固定在兩個(gè)試驗(yàn)管支架上，通過鋼索絲拉緊，試驗(yàn)管上設(shè)置有位移傳感器和加速度傳感器?？蚣茼斆嫔显O(shè)置有活動(dòng)框架，活動(dòng)框架上活動(dòng)設(shè)置有活動(dòng)板，落錘導(dǎo)軌豎直固定在活動(dòng)板上，落錘與落錘導(dǎo)軌活動(dòng)連接，撞擊傳力桿穿過活動(dòng)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(shí)現(xiàn)不同參數(shù)狀態(tài)下水下懸浮隧道沖擊動(dòng)力響應(yīng)的試驗(yàn)?zāi)M。
【專利說明】懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗(yàn)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(yàn)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(yíng)，環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。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(shí)例。人們對(duì)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(duì)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(dòng)力響應(yīng)的理論計(jì)算中，由于結(jié)構(gòu)的非線性和流固耦合效應(yīng)，使得計(jì)算復(fù)雜，且不得不作較多的簡(jiǎn)化。因此，基于懸浮隧道縮尺模型的整體沖擊響應(yīng)試驗(yàn)則是一種有效的技術(shù)手段，不僅有助于驗(yàn)證理論模型的準(zhǔn)確性，還能獲得和修正相關(guān)的計(jì)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(yàn)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(dòng)力響應(yīng)提供了一種有效的試驗(yàn)方法。
[0005]本發(fā)明的懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗(yàn)裝置包括支撐框架、試驗(yàn)管、試驗(yàn)管支架、鋼索絲拉緊梁、沖擊加載裝置和傳感測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(yàn)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(yàn)管連接螺栓固定連接；試驗(yàn)管的兩端固定設(shè)置在兩個(gè)試驗(yàn)管支架上。
[0008]所述的傳感測(cè)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(gè)試驗(yàn)管支架分別固定設(shè)置兩根短底梁上；每個(gè)試驗(yàn)管支架包括斜梁和水平平臺(tái)，斜梁的兩端分別與水平平臺(tái)的底面和短底梁固定連接；水平平臺(tái)上設(shè)置有兩個(gè)夾板，鋁合金管體的一端位于兩個(gè)夾板之間，試驗(yàn)管固定螺栓穿過試驗(yàn)管的管體和兩個(gè)夾板設(shè)置，將試驗(yàn)管固定在試驗(yàn)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(zhǎng)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(duì)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(dòng)框架，活動(dòng)框架對(duì)應(yīng)的兩邊分別與兩根長(zhǎng)頂梁活動(dòng)連接，活動(dòng)框架可以沿長(zhǎng)頂梁方向水平移動(dòng)；活動(dòng)框架上活動(dòng)設(shè)置有活動(dòng)板，活動(dòng)板可以在活動(dòng)框架上沿短頂梁方向水平移動(dòng)。
[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(dòng)板中心開設(shè)的穿孔，并與活動(dòng)板之間通過復(fù)位彈簧連接；落錘導(dǎo)軌豎直固定在活動(dòng)板上，落錘與落錘導(dǎo)軌活動(dòng)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(shí)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(dòng)力響應(yīng)的試驗(yàn)?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(yàn)管的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖1中試驗(yàn)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(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)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(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)裝置，包括:支撐框架1、試驗(yàn)管
2、試驗(yàn)管支架3、鋼索絲拉緊梁4、沖擊加載裝置和傳感測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(yàn)管2包括位于同一軸向的三根鋁合金管體2-1和兩個(gè)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(yàn)管連接螺栓2-3穿過兩個(gè)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(yàn)管2的兩端固定設(shè)置在兩個(gè)試驗(yàn)管支架3上。傳感測(cè)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(gè)試驗(yàn)管支架3分別固定設(shè)置兩根短底梁上。每個(gè)試驗(yàn)管支架3包括兩根斜梁3-1和水平平臺(tái)3-2，斜梁3-1的兩端分別與水平平臺(tái)3-2的底面和短底梁固定連接，兩個(gè)截面為L(zhǎng)形的夾板3-3固定設(shè)置在水平平臺(tái)3-2上，鋁合金管體2-1的一端位于兩個(gè)夾板3-3之間，試驗(yàn)管固定螺栓3-4穿過試驗(yàn)管的管體4-1和兩個(gè)夾板3-3設(shè)置，將試驗(yàn)管固定在試驗(yàn)管支架3上。三個(gè)試驗(yàn)管固定螺栓3-4位于同一豎直平面上，或其中兩個(gè)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(zhǎng)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(duì)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(dòng)，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(yàn)管2緊固在支撐框架內(nèi)；同時(shí)，通過調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)錨索傾角、長(zhǎng)度、錨固方式的轉(zhuǎn)變。
[0021]如圖1所示，活動(dòng)框架6設(shè)置在框架頂面上，活動(dòng)框架6對(duì)應(yīng)的兩邊分別與兩根長(zhǎng)頂梁活動(dòng)連接，活動(dòng)框架可以沿長(zhǎng)頂梁方向水平移動(dòng)?；顒?dòng)板7設(shè)置在活動(dòng)框架6上，并與活動(dòng)框架6活動(dòng)連接，活動(dòng)板7可以在活動(dòng)框架6上沿短頂梁方向水平移動(dòng)。
[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(dòng)板7中心開設(shè)的穿孔7-1，并與活動(dòng)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(dòng)板7上，落錘11與落錘導(dǎo)軌10活動(dòng)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(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)裝置安裝后，置于水槽中，或者將支撐框架I的底面和四個(gè)側(cè)面封閉起來，即可實(shí)現(xiàn)懸浮隧道沖擊響應(yīng)的試驗(yàn)?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(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)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(dòng)活動(dòng)框架6或活動(dòng)板7，可實(shí)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(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)沖擊荷載輸入后對(duì)試驗(yàn)管2的加速度和位移進(jìn)行測(cè)量并記錄。
【權(quán)利要求】
1.懸浮隧道整體沖擊響應(yīng)試驗(yàn)裝置，包括支撐框架(1)、試驗(yàn)管(2)、試驗(yàn)管支架(3)、鋼索絲拉緊梁(4)、沖擊加載裝置和傳感測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(yàn)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(yàn)管連接螺栓(2-3)固定連接；試驗(yàn)管(2)的兩端固定設(shè)置在兩個(gè)試驗(yàn)管支架(3)上； 所述的傳感測(cè)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(gè)試驗(yàn)管支架(3)分別固定設(shè)置兩根短底梁上；每個(gè)試驗(yàn)管支架(3)包括斜梁(3-1)和水平平臺(tái)(3-2)，斜梁(3-1)的兩端分別與水平平臺(tái)(3-2)的底面和短底梁固定連接；水平平臺(tái)(3-2)上設(shè)置有兩個(gè)夾板(3-3)，鋁合金管體(2-1)的一端位于兩個(gè)夾板(3-3)之間，試驗(yàn)管固定螺栓(3-4)穿過試驗(yàn)管的管體(4-1)和兩個(gè)夾板(3-3)設(shè)置，將試驗(yàn)管固定在試驗(yàn)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(zhǎng)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(duì)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(dòng)框架(6)，活動(dòng)框架(6)對(duì)應(yīng)的兩邊分別與兩根長(zhǎng)頂梁活動(dòng)連接，活動(dòng)框架(6)可以沿長(zhǎng)頂梁方向水平移動(dòng)；活動(dòng)框架(6)上活動(dòng)設(shè)置有活動(dòng)板(7)，活動(dòng)板(7)可以在活動(dòng)框架(6)上沿短頂梁方向水平移動(dòng)； 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(dòng)板(7)中心開設(shè)的穿孔(7-1)，并與活動(dòng)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(dòng)板(7)上，落錘(11)與落錘導(dǎo)軌(10)活動(dòng)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(yàn)裝置，其特征在于:所述的試驗(yàn)管(2)包括位于同一軸向的三根鋁合金管體(2-) I和兩個(gè)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(yàn)管連接螺栓(2-3)穿過兩個(gè)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(yàn)裝置，其特征在于:所述的夾板(3-3)的截面為L(zhǎng)形，兩個(gè)夾板(3-3)相對(duì)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(yàn)裝置，其特征在于:所述的試驗(yàn)管固定螺栓(3-4)為三個(gè)，其中至少兩個(gè)位于同一豎直平面上。
【文檔編號(hào)】G01M7/08GK104034504SQ201410228242
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)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(xiàng)貽強(qiáng), 楊贏, 陳偉強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)