本實(shí)用新型屬于橋梁抗震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種立交橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

地震是一種地殼突發(fā)的劇烈運(yùn)動(dòng)，世界范圍內(nèi)每年都要發(fā)生多次不同震級(jí)的地震，尤其是最近幾年地殼運(yùn)動(dòng)非?；钴S，我國(guó)地震活動(dòng)頻度高、強(qiáng)度大、震源淺、分布廣，是一個(gè)地震災(zāi)害嚴(yán)重的國(guó)家，自20世紀(jì)以來(lái)，平均大約每三年發(fā)生兩次七級(jí)以上地震。地震尤其是震級(jí)與能量較大的地震，給人民的生命、基礎(chǔ)與公共設(shè)施產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的損失。近年來(lái)，城市多層立交結(jié)構(gòu)在我國(guó)得到迅速發(fā)展，并將會(huì)成為以后立體交叉的主要發(fā)展趨勢(shì)，由于該結(jié)構(gòu)墩柱受力較為復(fù)雜，使得該類(lèi)橋梁的抗震問(wèn)題比較突出，國(guó)內(nèi)外對(duì)此類(lèi)橋梁系統(tǒng)性研究的較少，規(guī)范對(duì)此也無(wú)明確的規(guī)定。多層橋梁的抗震性能問(wèn)題目前還是一個(gè)空白。

由于橋梁地震模型是整體運(yùn)動(dòng)的，不能通過(guò)模擬局部區(qū)域的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的地震影響來(lái)反映整體情況，目前，大型振動(dòng)臺(tái)投資較大、維護(hù)費(fèi)用和試驗(yàn)費(fèi)用均較昂貴、建造周期較長(zhǎng)等因素，通過(guò)增大地震模擬振動(dòng)臺(tái)的規(guī)模顯然也不科學(xué)，對(duì)于多跨橋梁等細(xì)長(zhǎng)型結(jié)構(gòu)無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，且由于相似比的原因，僅靠增加振動(dòng)臺(tái)規(guī)模是無(wú)法滿足要求的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種對(duì)立交橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行分析的模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種橋梁抗震性能模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括依次連接的參數(shù)選擇單元、仿真模擬單元、振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣單元、信號(hào)處理單元和控制單元，所述參數(shù)選擇單元包括用于存儲(chǔ)橋梁各部分結(jié)構(gòu)類(lèi)型的結(jié)構(gòu)特性模塊、用于存儲(chǔ)地震波類(lèi)型的地震波分量模塊以及自振特性模塊，通過(guò)多跨橋梁結(jié)構(gòu)以及地震波的參數(shù)選擇，利用振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣單元實(shí)現(xiàn)對(duì)不同形式的大尺寸、多維、多點(diǎn)地震進(jìn)行橋梁抗震試驗(yàn)。

優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)特性模塊包括上部類(lèi)型存儲(chǔ)模塊、下部類(lèi)型存儲(chǔ)模塊和附屬類(lèi)型存儲(chǔ)模塊，根據(jù)結(jié)構(gòu)模塊選擇橋梁的結(jié)構(gòu)荷載重量、墩柱及支座的類(lèi)型。

優(yōu)選地，所述地震波分量模塊包括縱波存儲(chǔ)模塊、橫波存儲(chǔ)模塊和面波存儲(chǔ)模塊，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇多向地震波實(shí)現(xiàn)真實(shí)模擬。

優(yōu)選地，所述振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣單元包括信息采集模塊、液壓機(jī)械模塊和多個(gè)三向地震振動(dòng)臺(tái)，分別通過(guò)所述信號(hào)處理單元與控制單元連接，通過(guò)信息采集模塊、液壓機(jī)械模塊對(duì)臺(tái)陣單元整體信息采集和控制，操作簡(jiǎn)單，測(cè)量準(zhǔn)確。

優(yōu)選地，所述信息采集模塊包括應(yīng)變傳感器、位移傳感器和加速度傳感器，能夠?qū)崟r(shí)采集橋梁在抗震模擬時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述三向地震振動(dòng)臺(tái)包括三個(gè)三向地震振動(dòng)臺(tái)，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行陣列組合，實(shí)現(xiàn)不同試驗(yàn)測(cè)量，并有效節(jié)約成本。

優(yōu)選地，所述控制單元還連接有用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)單元，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸動(dòng)態(tài)多參數(shù)對(duì)比。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型至少具有以下有益效果：

通過(guò)采用多臺(tái)小型振動(dòng)臺(tái)組合的臺(tái)陣方式，可以根據(jù)多跨橋梁結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行不同形式的組合對(duì)大尺寸、多維、多點(diǎn)地震輸入的結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震試驗(yàn)，也可以進(jìn)行單臺(tái)試驗(yàn)，組裝靈活性高，拆卸簡(jiǎn)便且便于維護(hù)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)分別對(duì)橋梁各部分的結(jié)構(gòu)、地震波類(lèi)型以及橋梁自身的自振特性參數(shù)進(jìn)行選擇，能夠真實(shí)反映橋梁抗震性能。

采用全數(shù)字式控制，可以消除模擬控制中電子元器件受溫度濕度影響等缺陷，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和準(zhǔn)確性，通過(guò)將采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定參數(shù)比對(duì)，快速得到橋梁抗震性能，試驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，成本低，測(cè)量結(jié)果精度高，且網(wǎng)絡(luò)化的連接能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同實(shí)驗(yàn)。

下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成示意圖。

【具體實(shí)施方式】

請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種橋梁抗震性能模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括參數(shù)選擇單元，參數(shù)選擇單元依次經(jīng)過(guò)仿真模擬單元、振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣單元、信號(hào)處理單元與控制單元連接，參數(shù)選擇單元包括用于存儲(chǔ)橋梁各部分結(jié)構(gòu)類(lèi)型的結(jié)構(gòu)特性模塊、用于存儲(chǔ)地震波類(lèi)型的地震波分量模塊以及自振特性模塊，結(jié)構(gòu)特性模塊包括上部類(lèi)型存儲(chǔ)模塊、下部類(lèi)型存儲(chǔ)模塊和附屬類(lèi)型存儲(chǔ)模塊，地震波分量模塊包括縱波存儲(chǔ)模塊、橫波存儲(chǔ)模塊和面波存儲(chǔ)模塊，通過(guò)仿真模擬單元建立模型，由控制單元控制振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣單元進(jìn)行橋梁抗震試驗(yàn)。

具體為：由結(jié)構(gòu)特性模塊來(lái)選擇結(jié)構(gòu)橋梁各部件類(lèi)型，具體包括上部結(jié)構(gòu)(梁橋、拱橋、索吊橋及斷面形式，確定結(jié)構(gòu)荷載重量)；下部結(jié)構(gòu)(墩柱及基礎(chǔ)類(lèi)型，確定受力構(gòu)件)；附屬結(jié)構(gòu)(支座及伸縮縫類(lèi)型，確定約束條件)；由地震波分量模塊選擇三向地震波分量，作為反應(yīng)輸入波，同時(shí)由結(jié)構(gòu)自振特性模塊輸入結(jié)構(gòu)模態(tài)及自振頻率，橋梁結(jié)構(gòu)自振特性模塊包括自振頻率、振型和阻尼比，橋梁結(jié)構(gòu)自振特性與結(jié)構(gòu)承載能力有著內(nèi)在聯(lián)系；自振頻率與橋跨剛度、結(jié)構(gòu)撓度檢驗(yàn)系數(shù)之間，通過(guò)結(jié)構(gòu)響應(yīng)模態(tài)振型振幅的比較，可以對(duì)結(jié)構(gòu)橫向聯(lián)系使用狀況進(jìn)行損傷識(shí)別，通過(guò)實(shí)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比的變化，可以對(duì)結(jié)構(gòu)邊界條件、結(jié)構(gòu)材料阻尼特性的改變進(jìn)行分析判斷。

將以上信息輸入仿真模擬單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算機(jī)仿真模擬，仿真模擬單元能夠根據(jù)選擇的不同類(lèi)型的橋梁結(jié)構(gòu)等信息建立相關(guān)模型，在三向地震振動(dòng)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)模擬，通過(guò)施加地震波模擬實(shí)際行為過(guò)程，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)。

振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣單元具體包括信息采集模塊、液壓機(jī)械模塊和多個(gè)三向地震振動(dòng)臺(tái)，信息采集模塊包括應(yīng)變傳感器、位移傳感器和加速度傳感器，優(yōu)選三個(gè)三向地震振動(dòng)臺(tái)，每個(gè)三向地震振動(dòng)臺(tái)上均與信息采集模塊和液壓機(jī)械模塊連接，分別用于信息采集和驅(qū)動(dòng)地震振動(dòng)臺(tái)，信息采集模塊和液壓機(jī)械模塊分別通過(guò)信號(hào)處理單元與控制單元連接，將采集的信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后發(fā)送至控制單元或三向地震振動(dòng)臺(tái)，由控制單元實(shí)現(xiàn)對(duì)三向地震振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)反饋和信號(hào)采集處理，控制單元與臺(tái)陣單元采用全數(shù)字控制，能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，有效消除模擬控制中電子元器件受溫度濕度影響等缺陷故障，全數(shù)字式控制能夠更好更快的找到故障問(wèn)題，便于快速處理。

具體為：分別通過(guò)應(yīng)變傳感器、位移傳感器和加速度傳感器動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)采集得到橋梁模型在抗震試驗(yàn)時(shí)的位移、速度、加速度數(shù)值，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理單元處理后發(fā)送至控制單元，經(jīng)過(guò)控制單元的計(jì)算處理，得出所選橋梁結(jié)構(gòu)模型的抗震參數(shù)，通過(guò)與設(shè)定參數(shù)的比對(duì)，得出橋梁具體抗震性能。

控制單元還連接有用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)單元，能夠?qū)⒆罱K結(jié)論進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存和遠(yuǎn)距離協(xié)同試驗(yàn)。