CN103245473A - 一种用于拉索模型振动试验的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于拉索模型振动试验的装置，包括顶端装置和底端装置，所述顶端装置包括顶锚板、连接杆件、拉力传感器和第一变截面套筒，所述底端装置包括反力筒、反力筒螺栓、地锚支座、反力架、第二变截面套筒、穿心千斤顶、长螺纹杆和加力螺母。本发明的用于拉索模型振动试验的装置结构简单，操作方便，实现了拉索振动试验顶端与底端的角度可调，在保证准确施加预应力的同时，方便的调节张拉的角度，实现水平张拉与斜张拉，制造误差对振动试验的影响可忽略不计，因此本发明能够实现按不同角度倾斜的拉索的振动试验。

Description

一种用于拉索模型振动试验的装置

技术领域

本发明属于试验测试装置领域，具体涉及一种用于拉索模型振动试验的装置。 

背景技术

拉索的振动性能是其动力学性能研究的重点，试验室的模型试验是研究拉索振动特性的重要方法，但是由于受到试验室空间的限制与专项试验装置的缺乏，使得试验室拉索的振动模型试验难以开展。 

现有的一些拉索振动试验装置无法调节拉索的角度，往往只能实现水平拉索的振动试验，或者按某角度倾斜的斜拉索的振动试验，如果需要变换角度时，还要重现设计加工新的试验装置，不仅耗时，而且还会造成重复加工，带来一定程度的浪费。而且当设备加工出现误差，有时甚至会导致试验无法进行，需要重新设计加工，对试验进度的影响很大。 

因此，需要一种新的拉索模型振动试验的装置以解决上述问题。 

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中拉索振动试验装置无法调节拉索的角度的缺陷，提供一种可以准确施加张拉力并且可以调节拉索的角度的用于拉索模型振动试验的装置。 

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的用于拉索模型振动试验的装置采用如下技术方案： 

一种用于拉索模型振动试验的装置，包括顶端装置和底端装置，所述顶端装置包括顶锚板、连接杆件、拉力传感器和第一变截面套筒，所述底端装置包括反力筒、反力筒螺栓、地锚支座、反力架、第二变截面套筒、穿心千斤顶、长螺纹杆和加力螺母，所述顶锚板固定在反力墙上，所述连接杆件的一端与所述顶锚板铰接，所述连接杆件的另一端连接所述拉力传感器的一端，所述拉力传感器的另一端连接所述第一变截面套筒，所述第一变截面套筒连接拉索的一端；所述地锚支座固定在地面上，所述反力筒与所述地锚支座铰接，所述反力筒的一端连接所述反力架的一端，所述第二变截面套筒设置在所述反力架内，所述反力架的另一端连接所述穿心千斤顶的一端，所述长螺纹杆穿过所述穿心千斤顶，拉索的另一端穿过所述反力筒并连接所述第二变截面套筒的一端，所述第二变截面套筒的另一端连接所述长螺纹杆的一端，所述长螺纹杆的另一端设置有所述加力螺母。 

更进一步的，还包括第一垫板和第二垫板，所述第一垫板和第二垫板上设置有通孔， 所述反力筒与反力架之间设置有所述第一垫板，所述反力架和穿心千斤顶之间设置有所述第二垫板。 

更进一步的，还包括第一外螺纹杆和第二外螺纹杆，所述连接杆件通过所述第一外螺纹杆连接所述拉力传感器，所述拉力传感器通过所述第二外螺纹杆连接所述第一变截面套筒。 

更进一步的，还包括凸台，所述凸台与所述顶锚板固定连接，所述连接杆件与所述凸台铰接。 

更进一步的，所述地面上设置有地沟，所述地锚支座固定在所述地沟中。 

更进一步的，所述顶锚板通过螺栓与所述反力墙连接。顶锚板在反力墙上的位置还能根据需要通过调整连接反力墙与顶锚板的螺栓进行调整。 

更进一步的，所述拉索的两端设置有外螺纹锚具，所述外螺纹锚具与拉索固定连接。通过外螺纹锚具方便将拉索连接到第一变截面套筒和第二变截面套筒。 

更进一步的，还包括锚具套，所述锚具套用于固定拉索的位置。 

更进一步的，还包括固定螺母，所述固定螺母设置在所述第二变截面套筒和第一垫板之间的所述拉索上。固定螺母紧贴第一垫板用于准确施加张拉力后，固定拉索的位置，并有效地保持拉索的张拉力。 

有益效果：本发明的用于拉索模型振动试验的装置结构简单，操作方便，实现了拉索振动试验顶端与底端的角度可调，在保证准确施加预应力的同时，方便的调节张拉的角度，实现水平张拉与斜张拉，制造误差对振动试验的影响可忽略不计，因此本发明能够实现按不同角度倾斜的拉索的振动试验。 

附图说明

图1本发明的用于拉索模型振动试验的装置的顶端装置的结构示意图； 

图2顶锚板的主视图； 

图3顶锚板的左视图； 

图4凸台的主视图； 

图5凸台的俯视图； 

图6凸台的左视图； 

图7销子的主视图； 

图8销子的俯视图； 

图9连接杆件的主视图； 

图10连接杆件的俯视图； 

图11连接杆件的左视图； 

图12第一外螺纹杆的主视图； 

图13第一外螺纹杆的左视图； 

图14第二外螺纹杆的主视图； 

图15第二外螺纹杆的左视图； 

图16第一变截面套筒的主视图； 

图17第一变截面套筒的A-A向剖视图； 

图18本发明的用于拉索模型振动试验的装置的底端装置的结构示意图； 

图19反力筒的主视图； 

图20反力筒的左视图； 

图21反力筒的俯视图； 

图22反力筒螺栓的主视图； 

图23反力筒螺栓的左视图； 

图24地锚支座的主视图； 

图25地锚支座的俯视图； 

图26地锚支座的左视图； 

图27第一垫板的主视图； 

图28第一垫板的左视图； 

图29反力架的立体图； 

图30反力架的主视图； 

图31反力架的左视图； 

图32反力架的仰视图； 

图33第二垫板的主视图； 

图34第二垫板的左视图； 

图35第二变截面套筒的主视图； 

图36第二变截面套筒的B-B向剖视图； 

图37长螺纹杆的主视图； 

图38长螺纹杆的左视图； 

图39加力螺母的主视图； 

图40加力螺母的左视图； 

图41加力螺母的俯视图； 

图42固定螺母的主视图； 

图43固定螺母的左视图； 

图44本发明的用于拉索模型振动试验的装置的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，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。 

请参阅图1、图18和图44所示，本发明的用于拉索模型振动试验的装置，包括顶端装置100和底端装置200，顶端装置100包括顶锚板1、连接杆件4、拉力传感器6和第一变截面套筒8，底端装置200包括反力筒9、反力筒螺栓10、地锚支座11、反力架13、第二变截面套筒15、穿心千斤顶16、长螺纹杆17和加力螺母18。 

顶锚板1固定在反力墙400上。优选的，顶锚板1通过螺栓与反力墙400连接。顶锚板1在反力墙400上的位置还能根据需要通过调整连接反力墙400与顶锚板1的螺栓进行调整。 

连接杆件4的一端与顶锚板1铰接，优选的，还包括凸台2，凸台2与顶锚板1固定连接，连接杆件4与凸台2铰接。连接杆件4的另一端连接拉力传感器6的一端。拉力传感器6的另一端连接第一变截面套筒8，第一变截面套筒8连接拉索300的一端。还包括第一外螺纹杆5和第二外螺纹杆7，连接杆件4通过第一外螺纹杆5连接拉力传感器6，拉力传感器6通过第二外螺纹杆7连接第一变截面套筒8。 

地锚支座11固定在地面上。其中，地面上设置有地沟500，地锚支座11固定在地沟500中。反力筒9与地锚支座11铰接，反力筒9的一端连接反力架13的一端，第二变截面套筒15设置在反力架13内，反力架13的另一端连接穿心千斤顶16的一端，长螺纹杆17穿过穿心千斤顶16，拉索300的另一端穿过反力筒9并连接第二变截面套筒15的一端，第二变截面套筒15的另一端连接长螺纹杆17的一端，长螺纹杆17的另一端设置有加力螺母18。还包括第一垫板12和第二垫板14，第一垫板12和第二垫板14上设置有通孔，反力筒9与反力架13之间设置有第一垫板12，反力架13和穿心千斤顶16之间设置有第二垫板14。 

拉索300的两端设置有外螺纹锚具19；22，锚具套20；21用于固定拉索300的位置。通过外螺纹锚具19；22方便将拉索300连接到第一变截面套筒8和第二变截面套 筒15。 

实施例： 

请参阅图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16和图17所示，先将顶锚板1用螺栓固定在试验室的反力墙400上，然后用螺栓将凸台2锚固在顶锚板1上，用销子3连接连接杆件4与凸台2，由于销子3与连接杆件4之间为间隙配合，连接杆件4能够绕销子3自由转动，能够实现顶端拉索300角度可调。其中，顶锚板1为长方形厚钢板，其上开有圆形通孔，利用螺栓能将其锚固在反力墙400上，可以根据需要沿墙面上下移动顶锚板1至合适的位置，同时其上还开有螺纹孔，能够将凸台2锚固在上面。凸台2的形状为长方体加一个半圆柱形的凸起，其上开有小圆孔，用螺栓与顶锚板1相连，同时开有大圆孔，大圆孔直径与销子3外径适配，销子3插入其中。销子3的形状为一个长圆柱与一个扁圆柱的组合体，长圆柱体的直径与凸台2的大孔径适配。连接杆件4的形状为圆环与长方体的组合体，圆环的内径与销子3的外径适配，留有微小的间隙，使的连接杆件4可以绕销子3自由转动，实现拉索300顶端锚固的角度可调，长方体内开有内螺纹孔，直径与外螺纹杆5的外螺纹配合。 

第一外螺纹杆5、第二外螺纹杆7将拉力传感器6连接在顶端，能够测定并控制施加给拉索300的张拉力。第一变截面套筒8将与第二外螺纹杆7外径不同的拉索300连接在顶端。在实现顶端角度可调的同时，顶锚板1在反力墙400上的位置还能根据需要通过调整连接反力墙400与顶锚板1的螺栓进行调整。其中，第一外螺纹杆5为圆柱形，前后端都有外螺纹，第一外螺纹杆5的一端与连接杆件4的内螺纹配合，另一端与拉力传感器6的螺纹孔相连。第二外螺纹杆7为圆柱形，前后端都有外螺纹，一端与拉力传感器6的螺纹孔相连，另一端与第一变截面套筒8配合。第一变截面套筒8的形状为两个直径不同的圆柱体，均开有内螺纹孔，一端与第一外螺纹杆7连接，另一端与拉索300的外螺纹锚具相连。 

请参阅图19、图20、图21、图22、图23、图24、图25、图26、图27、图28、图29、图30、图31、图32、图33、图34、图35、图36、图37、图38、图39、图40、图41、图42和图43所示，拉索300振动试验的底端部分通过螺栓将地锚支座11固定在设有地沟500的地面上，反力筒螺栓10把反力筒9连接在地锚支座11上。其中，地锚支座11由三块钢板焊接而成，其上各开有不同的圆孔，圆孔直径分别与螺栓、反力筒螺栓10、螺杆适配。反力筒9的形状为厚壁的圆筒形，筒壁上开有相对的两个螺纹孔，螺纹孔与反力筒螺栓10前端的外螺纹相配合。反力筒螺栓10为长圆柱与扁圆柱的组合体，长圆柱前端的一部分有外螺纹，剩余部分为光面，将反力筒9与地锚支座11连接， 由于反力筒9、反力筒螺栓10顶端有适配的螺纹，反力筒9与反力筒螺栓10能固定的连接在一起，两者之间不会发生相对转动。而反力筒螺栓10与地锚支座11连接的部分为间隙配合的销连接，接触面光滑，能够自由转动，进而实现反力筒9绕反力筒螺栓10轴的自由转动，实现地锚部分角度可调。然后通过第一垫板12、第二垫板14将反力架13架设在反力筒9之后，以便利用第二垫板14和穿心千斤顶16施加张拉力。其中，第一垫板12为方形钢板，其上开有圆孔，孔径的大小保证拉索300的外螺纹锚具能从中穿过，第二垫板14也为方形钢板，其上开有圆孔，孔径的大小保证长螺纹杆17能从中穿过，但要小于穿心千斤顶16的外径，便于千斤顶16施加张拉力。固定螺母23紧贴第一垫板12用于准确施加张拉力后，固定拉索300的位置，并有效地保持拉索300的张拉力。第二变截面套筒15置于反力架13内，连接拉索300外螺纹锚具与长螺纹杆17。其中，第二变截面套筒15的形状为两个直径不同的圆柱体，分别开有内螺纹孔，一端与拉索300的外螺纹锚具相连，另一端与长螺纹杆17相连。长螺纹杆17为圆柱形，两端都有外螺纹，一端与第二变截面套筒15一端的内螺纹相配合，另一端与加力螺母18相配合。加力螺母18的形状为正六边形螺母，内螺纹与长螺纹杆17一端的外螺纹相配合。固定螺母23的形状为齿轮状，开有内螺纹，螺纹孔与拉索300外螺纹锚具19；22的外径相配合。穿心千斤顶16紧贴第二垫板14，穿过长螺纹杆17，通过顶推拧紧在长螺纹杆另一端上的加力螺母18，对拉索300施加张拉力。 

实验步骤： 

首先，根据振动模型试验方案中拉索300的长度L与倾斜角度θ，按照公式H=L·sinθ;L′=L·cosθ来计算顶端装置离地的高度H和底端装置与反力墙400的距离L’。 

其次，根据高度H利用螺栓在反力墙400上固定顶锚板1，再根据距离L’利用螺栓将地锚支座11固定在设有地沟500的地面的相应位置上。 

第三，用螺栓将凸台2安装在顶锚板1上，再用销子3将连接杆件4与凸台2销接起来，再用第一外螺纹杆5、第二外螺纹杆7将拉力传感器6与上述部分连接在一起，再通过第一变截面套筒8连接拉索300的一端。 

第四，将反力筒9螺纹孔与地锚支座11两侧钢板上相应的圆孔对齐，用两个反力筒螺栓10将反力筒9与地锚支座11相连，其后安置第一垫板12，拉索300的另一端穿过反力筒9与第一垫板12上的孔用固定螺母23初步固定拉索300的角度，用测量角度仪器测量拉索300的倾斜角，如果与设计角度有偏差，由于顶端与底端都能实现自由转动，可以通过调节顶锚板1或者地锚支座11的位置进行调节，直到倾斜角达到预定的角度。 

第五，反力架13安放在第二垫板14之后，里面用第二变截面套筒15将拉索300 与长螺纹杆17连接在一起，第二垫板14紧贴在反力架后面，长螺纹杆从第二垫板14的孔洞穿过。穿心千斤顶16穿于长螺纹杆17之上，并紧贴第二垫板14，将加力螺母18拧在长螺纹杆17的另一端。利用液压顶推穿心千斤顶16的活塞，活塞再顶推加力螺母18，对拉索300施加拉力。 

顶端拉力传感器与静态数据采集仪TDS相连，可以读取拉力值，通过拉力传感器的拉力值能够准确地控制施加的张拉力大小，当千斤顶施加的拉力达到预定值时，停止施加张拉力，用固定螺母23固定拉索，并保持拉索的拉力，完成拉索的张拉。 

第六，安放加速度计或者位移计，开始拉索模型的振动试验。 

本发明的用于拉索模型振动试验的装置结构简单，操作方便，实现了拉索振动试验顶端与底端的角度可调，在保证准确施加预应力的同时，方便的调节张拉的角度，实现水平张拉与斜张拉，制造误差对振动试验的影响可忽略不计，因此本发明能够实现按不同角度倾斜的拉索的振动试验。 

Claims (9)

1.一种用于拉索模型振动试验的装置，其特征在于，包括顶端装置（100）和底端装置（200），所述顶端装置（100）包括顶锚板（1）、连接杆件（4）、拉力传感器（6）和第一变截面套筒（8），所述底端装置（200）包括反力筒（9）、反力筒螺栓（10）、地锚支座（11）、反力架（13）、第二变截面套筒（15）、穿心千斤顶（16）、长螺纹杆（17）和加力螺母（18），所述顶锚板（1）固定在反力墙（400）上，所述连接杆件（4）的一端与所述顶锚板（1）铰接，所述连接杆件（4）的另一端连接所述拉力传感器（6）的一端，所述拉力传感器（6）的另一端连接所述第一变截面套筒（8），所述第一变截面套筒（8）连接拉索（300）的一端；所述地锚支座（11）固定在地面上，所述反力筒（9）与所述地锚支座（11）铰接，所述反力筒（9）的一端连接所述反力架（13）的一端，所述第二变截面套筒（15）设置在所述反力架（13）内，所述反力架（13）的另一端连接所述穿心千斤顶（16）的一端，所述长螺纹杆（17）穿过所述穿心千斤顶（16），拉索（300）的另一端穿过所述反力筒（9）并连接所述第二变截面套筒（15）的一端，所述第二变截面套筒（15）的另一端连接所述长螺纹杆（17）的一端，所述长螺纹杆（17）的另一端设置有所述加力螺母（18）。

2.如权利要求1所述的用于拉索模型振动试验的装置，其特征在于，还包括第一垫板（12）和第二垫板（14），所述第一垫板（12）和第二垫板（14）上设置有通孔，所述反力筒（9）与反力架（13）之间设置有所述第一垫板（12），所述反力架（13）和穿心千斤顶（16）之间设置有所述第二垫板（14）。

3.如权利要求1所述的用于拉索模型振动试验的装置，其特征在于，还包括第一外螺纹杆（5）和第二外螺纹杆（7），所述连接杆件（4）通过所述第一外螺纹杆（5）连接所述拉力传感器（6），所述拉力传感器（6）通过所述第二外螺纹杆（7）连接所述第一变截面套筒（8）。

4.如权利要求1所述的用于拉索模型振动试验的装置，其特征在于，还包括凸台（2），所述凸台（2）与所述顶锚板（1）固定连接，所述连接杆件（4）与所述凸台（2）铰接。

5.如权利要求1所述的用于拉索模型振动试验的装置，其特征在于，所述地面上设置有地沟（500），所述地锚支座（11）固定在所述地沟（500）中。

6.如权利要求1所述的用于拉索模型振动试验的装置，其特征在于，所述顶锚板（1）通过螺栓与所述反力墙（400）连接。

7.如权利要求1所述的用于拉索模型振动试验的装置，其特征在于，所述拉索（300）的两端设置有外螺纹锚具（19；22），所述外螺纹锚具（19；22）与拉索（300）固定连接。

8.如权利要求1所述的用于拉索模型振动试验的装置，其特征在于，还包括锚具套（20；21），所述锚具套（20；21）用于固定拉索的位置。

9.如权利要求1所述的用于拉索模型振动试验的装置，其特征在于，还包括固定螺母（23），所述固定螺母（23）设置在所述第二变截面套筒（15）和第一垫板（12）之间的所述拉索（300）上。

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