CN107389295B - 一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，包括风机、防护室和储沙箱；风机的出风口与防护室其中一个侧壁上设置的进风口对接，储沙箱的出沙口与防护室上的进沙口对接，进沙口位于进风口后侧的防护室顶面，防护室上设有用于出气和过滤沙尘的纱网；防护室内部设有支座承台，支座试件通过支座承台固定放置在防护室内部正对进风口的位置，防护室侧壁与支座承台之间围绕设有倾斜的集沙板，集沙板的最低处与移动集沙箱对接。本发明通过模拟西北地区桥梁支座工作的沙尘环境，实现对支座防风沙性能和失效时间的预测，进而对桥梁支座的结构进行进一步的改进设计，有助于桥梁支座性能的提高，为西北地区桥梁的设计和施工决策提供科学依据。

Description

一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置

技术领域

本发明涉及一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，属于一种针对桥梁基础构件进行的气象模拟实验装置。

背景技术

支座是桥梁的重要构件，西北地区的特殊地形地貌使得桥梁结构大量应用。因此，支座在西北地区的道路、桥梁施工中极为常见。支座对于桥梁的稳定性有着不可替代的作用，保证支座在正常使用寿命内的安全性能至关重要，实验的方法可以先于工程应用确定支座使用期限内的安全性。例如：在汽车领域，为测试汽车行驶时的事故响应问题，往往在汽车投入量产前对其可能遇到的各种事故进行实验分析，以确定汽车的安全使用性能。

由于西北地区自然环境恶劣，一年中出现沙尘天气的次数较多，故有必要对支座的防风沙性能进行实验评估。在土木工程领域，常见的风洞实验是检验建筑及桥梁在大风环境的风载作用下的安全性问题。然而，针对桥梁支座在风沙环境中的防风沙性能的实验装置，目前为止未曾见于公开报道。针对桥梁支座的防风沙性能测试，主要涉及其实验装置的密封性问题，但是对于各种密封方法的采用，其密封效果难以轻易获知，故此，桥梁支座防风沙性能实验装置亟待设计研发。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前对桥梁支座进行防风沙实验的存在的空白，提供一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，充分考虑西北地区沙尘天气的特点，模拟出了与西北风沙程度一致的沙尘实验状态，用以对桥梁支座的防风沙性能评估。

本发明采用如下技术方案实现：

一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，包括风机1、防护室3和储沙箱6；所述风机1的出风口与防护室3其中一个侧壁上设置的进风口301对接，所述储沙箱6的出沙口与防护室3上的进沙口302对接，所述进沙口302位于进风口301后侧的防护室顶面，所述防护室3上设有用于出气和过滤沙尘的纱网14；所述防护室3内部设有支座承台11，支座试件10通过支座承台11固定放置在防护室3内部正对进风口301的位置，所述防护室3侧壁与支座承台11之间围绕设有倾斜的集沙板，所述集沙板的最低处与移动集沙箱12对接。

进一步的，所述风机1的出风口通过变径喇叭筒形的送风袋2与进风口301对接，所述送风袋2的大端与风机1的出风口对接，小端与进风口301对接。

进一步的，所述储沙箱6通过储沙箱支架5支撑设置在防护室3的上方，所述储沙箱6内部为漏斗形，所述防护室3顶面设置的进沙口302周边设有漏沙槽8，所述储沙箱6底部的出沙口从漏沙槽8对接至进沙口302。

进一步的，所述储沙箱6的出沙口连接有落沙导管7，所述落沙导管7为末端封闭并向两侧下方倾斜分叉的Y型管，所述落沙导管7的竖管上设有调节阀，分叉管底部均匀设有若干落沙孔，设置有落沙孔的落沙导管从漏沙槽8延伸至进沙口302内。

进一步的，所述进风口301和进沙口302交汇的防护室侧面上设有观测孔9。

进一步的，所述纱网14设置在正对进风口301的防护室侧面和支座试件上方的防护室顶面上，所述纱网14通过支撑肋13固定。

进一步的，所述防护室3一侧还设有加沙梯4。

在本发明的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置中，所述防护室3采用有机玻璃板搭建，相邻侧面的玻璃板之间采用胶结密封。

进一步的，所述集沙板包括横向集沙板18和纵向集沙板19，所述横向集沙板18和纵向集沙板19的高处侧边分别与防护室两组相互平行的侧板内壁固定，低处侧边则围绕成一个落沙回收口15，形成一个四棱边倒锥型漏斗，所述支座承台11固定设置在落沙回收口15上方。

进一步的，所述横向集沙板18和纵向集沙板19分别通过横向支撑板16和纵向支撑板17支撑固定在防护室3的底部，在横向支撑板之间或纵向支撑板之间设有供移动集沙箱12进出的出口303。

本发明在实验过程中，可以通过落沙导管上的调节阀门大小进而控制沙尘的流量，利用喇叭口送风袋增大风速使之能满足西北地区沙尘暴天气所需的风速，通过落沙装置控制防护室内的沙尘浓度从而模拟出沙尘天气所需沙尘浓度，最后通过沙尘回收装置对沙尘进行回收循环利用，有效模拟出西北地区的风沙天气。并且采用四块集沙板与防护室紧密连接，形成落沙回收口，从而保证沙尘流回移动集沙箱中，集沙板下面有四块支撑板，使集沙板在集沙过程中满足承载要求。

本发明的实验装置采用带有纱网的防护室可以满足三个方面的实验要求，一、配合不同的送风袋和风机可以在此密闭空间内模拟出不同风速以及不同沙尘浓度的沙尘天气；二、防护室壁面粘贴有纱网，故可以满足防护室的透气要求，防止防护室内气压过大；三、由于防护室内空间相对沙尘颗粒来说是密闭的，结合设置在防护室内的集沙板，可以实现沙尘的回收再利用。

由上所述，本发明的实验装置通过控制风速和沙尘的流量模拟出不同风速下不同沙尘浓度的桥梁支座工作环境，控制所要改变的变量以达到验证支座防风沙性能效果，可有效地实现对桥梁支座的防风沙性能进行评估，具有较强的实用性。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为实施例中的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置的主视图。

图2为实施例中的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置的左视图。

图3为实施例中的防护室结构示意图。

图中标号：1-风机，2-送风袋，3-防护室，301-进风口，302-进沙口，303-出口，4-加沙梯，5-储沙箱支架，6-储沙箱，7-落沙导管，8-漏沙槽，9-观测孔，10-支座试件，11-支座承台，12-移动集沙箱，13-支撑肋，14-纱网，15-落沙回收口，16-横向支撑板，17-纵向支撑板，18-横向集沙板，19-纵向集沙板，20-风机支架。

具体实施方式

实施例

参见图1和图2，图示中的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置为本发明的优选方案，具体包括风机1、送风袋2、防护室3、加沙梯4、储沙箱支架5、储沙箱6、落沙导管7、漏沙槽8、观测孔9、支座试件10、支座承台11、移动集沙箱12、支撑肋13、纱网14、落沙回收口15、集沙板、支撑板和风机支架20。其中防护室3作为放置支座试件10的空间，风机1和储沙箱6在防护室3内配合模拟形成风沙环境，对支座试件10进行沙尘环境下的性能实验。

结合参见图3，防护室3为一方形结构，包括四个侧板、一个顶板和若干集沙板，防护室3的内壁采用有8mm厚的机玻璃板搭建，相邻内壁的玻璃板之间采用胶结密封，保证防护室各个面之间的密封连接，减少沙尘从防护室内壁之间流出。在防护室3的其中一个侧面上设有与风机对接的进风口301，在防护室3的顶面上设有长条形的进沙口302，该进沙口302靠近进风口301设置，使得从加口302落下的沙尘正好与进风口的气流出口汇合，沙尘在气流的作用下向防护室内飘散，在防护室内部空间内模拟形成风沙天气。由于防护室3内部相对密封，为了使进入防护室内部的气流能够进行正常流动，带动沙尘飘散，在防护室3至少一个内壁上设有用于出气的纱网14，纱网14的网孔尺寸为200目，实验选用的沙尘粒径应当要大于纱网14的网孔，纱网14在出气的同时，还能够将沙尘进行过滤，避免沙尘通过纱网吹到防护室外部。

风机1通过风机支架20固定在防护室3外侧，保证风机1的出风口与防护室3的进风口平齐，实验时要求风机吹出的风速要不低于10m/s，为了对风机1的气流进行速度上的调节，将风机1的出风口通过送风袋2和进风口301对接，送风袋2采用变径的喇叭筒形结构，送风袋2两端分别为一大一小两个接口，其中，送风袋2的大端与风机1的出风口对接，小端与进风口301对接，从送风袋2内部的气流在通过内径逐渐减小的送风通道后，形成更大的风速吹出进入防护室。

送风袋2采用柔性的不透风布料制作，方便向防护室内送风，且减轻其质量，便于安装，实验时可通过控制送风袋口径的大小进而改变风速的大小，从而可以调节防护室内部不同风速的风沙，模拟支座在不同风速下的防风沙性能。

储沙箱6通过储沙箱支架5支撑设置在防护室3的上方，在防护室3一侧还设有加沙梯4，便于向储沙箱6内添加沙粒。储沙箱6的内部为漏斗形，底部为储沙箱出沙口，在防护室3的进沙口302外侧周边设有漏沙槽8，储沙箱6底部的出沙口从漏沙槽8进入进沙口302，漏沙槽8为朝外扩大的喇叭形，避免部分落下的沙尘向四周逸散。

为了使从储沙箱6进入防护室3内的沙尘分布更加均匀分散，在储沙箱6的底部出沙口连接有落沙导管7，落沙导管7为末端封闭并向两侧下方倾斜分叉的Y型管，其中Y型管的竖管与储沙箱6对接，在落沙导管7的竖管上设有调节阀，Y型管的分叉管底部均匀设有若干落沙孔，设置有落沙孔的分叉管从漏沙槽8延伸至进沙口302内，使其上的落沙孔分布在防护室内略高于风口的位置，这样从储沙箱6内落下的沙尘均匀进入防护室内与进风口喷出的气流汇合，保证形成的风沙的均匀性。

本实施例在进风口301和进沙口302交汇的防护室侧面上设有可开启的观测孔9，用于实时观察沙尘是否顺利下落，及时排出落沙导管7发生堵塞的情况。

防护室3内部固定设置有支座承台11，支座试件10通过支座承台11固定放置在防护室内，支座试件10应当正对防护室3的进气口设置，这样保证形成的风沙能够作用在支座试件10上。为了使风沙对支座试件10的作用更加直接，可将纱网14设置在正对进风口301的防护室侧面和支座试件上方的防护室顶面上，纱网14通过支撑肋13固定在防护室内壁上开设的开口上，这样在进风口形成的风沙路线直接作用在支座试件10上，然后在分别从两个纱网14排出气流，提高了风沙对支座试件10的实验效果。

防护室3的底部为倾斜设置的若干集沙板，集沙板围绕支座承台11布置，集沙板的最低处均汇集到支座承台11的下方，在防护室3的下方设置移动集沙箱12与集沙板的最低处对接，将防护室内沉积的沙尘进行回收再利用。

具体如图3所示，集沙板包括横向集沙板18和纵向集沙板19，其中横向集沙板18，横向集沙板18和纵向集沙板19的高处侧边分别与防护室两组相互平行的侧板内壁固定连接，低处则围绕成一个方形的落沙回收口15，形成一个四棱边倒锥型漏斗，支座承台11采用支架结构固定设置在落沙回收口15上方，防护室内部沉积的沙尘落在集沙板上，并且沿着集沙板向集沙回收口15滑落，最终进入到防护室底部的移动集沙箱12内。

横向集沙板18和纵向集沙板19分别通过横向支撑板16和纵向支撑板17支撑固定在防护室3的底部，横向支撑板16和纵向支撑板17均采用平行的立板支撑，增强集沙板的的稳定性及承载性能，集沙板要与防护室的侧板内壁紧密连接，便于沙尘按规定路径回流至移动集沙箱，为了避免沙尘在集沙板上帖壁，可将集沙板板与防护室的侧板内壁夹角设置小于45°，减小沙尘与集沙板之间的摩擦，使沙尘能够快速滑落到集沙回收口中。

在一侧的两组纵向支撑板之间形成供移动集沙箱12进出的出口303，移动集沙箱12通过该出口303进出防护室的底部。

将上述实验装置依次组装后，打开风机，随后平稳落沙，即可实现对支座试件的防风沙性能实验。通过调节喇叭口送风袋口径大小如扎紧送风袋以及落沙速度的大小调节落沙导管上的调节阀，即可实现风沙大小的变化，使得支座在不同风速条件下防风沙性能得到测试验证，从而保证实验结果的真实性。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，其特征在于：包括风机(1)、防护室(3)和储沙箱(6)；所述风机(1)的出风口与防护室(3)其中一个侧壁上设置的进风口(301)对接，所述储沙箱(6)的出沙口与防护室(3)上的进沙口(302)对接，所述进沙口(302)位于进风口(301)后侧的防护室顶面，所述防护室(3)上设有用于出气和过滤沙尘的纱网(14)，所述纱网(14)设置在正对进风口(301)的防护室侧面和支座试件上方的防护室顶面上；

所述防护室(3)内部设有支座承台(11)，支座试件(10)通过支座承台(11)固定放置在防护室(3)内部正对进风口(301)的位置，所述防护室(3)侧壁与支座承台(11)之间围绕设有倾斜的集沙板，所述集沙板的最低处与移动集沙箱(12)对接。

2.根据权利要求1所述的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，所述风机(1)的出风口通过变径喇叭筒形的送风袋(2)与进风口(301)对接，所述送风袋(2)的大端与风机(1)的出风口对接，小端与进风口(301)对接。

3.根据权利要求1所述的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，所述储沙箱(6)通过储沙箱支架(5)支撑设置在防护室(3)的上方，所述储沙箱(6)内部为漏斗形，所述防护室(3)顶面设置的进沙口(302)周边设有漏沙槽(8)，所述储沙箱(6)底部的出沙口从漏沙槽(8)对接至进沙口(302)。

4.根据权利要求3所述的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，所述储沙箱(6)的出沙口连接有落沙导管(7)，所述落沙导管(7)为末端封闭并向两侧下方倾斜分叉的Y型管，所述落沙导管(7)的竖管上设有调节阀，分叉管底部均匀设有若干落沙孔，设置有落沙孔的落沙导管从漏沙槽(8)延伸至进沙口(302)内。

5.根据权利要求1所述的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，所述进风口(301)和进沙口(302)交汇的防护室侧面上设有观测孔(9)。

6.根据权利要求1所述的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，所述纱网(14)通过支撑肋(13)固定。

7.根据权利要求3所述的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，所述防护室(3)一侧还设有加沙梯(4)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，所述防护室(3)采用有机玻璃板搭建，相邻侧面的玻璃板之间采用胶结密封。

9.根据权利要求8所述的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，所述集沙板包括横向集沙板(18)和纵向集沙板(19)，所述横向集沙板(18)和纵向集沙板(19)的高处侧边分别与防护室两组相互平行的侧板内壁固定，低处侧边则围绕成一个落沙回收口(15)，形成一个四棱边倒锥型漏斗，所述支座承台(11)固定设置在落沙回收口(15)上方。

10.根据权利要求9所述的一种检测桥梁支座防风沙性能的实验装置，所述横向集沙板(18)和纵向集沙板(19)分别通过横向支撑板(16)和纵向支撑板(17)支撑固定在防护室(3)的底部，在横向支撑板之间或纵向支撑板之间设有供移动集沙箱(12)进出的出口(303)。