CN107843407A - 一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，包括固定在测力架上的转动装置和转向盘，转向盘的下方中心处连接有中心测量桩，中心测量桩包括从上到下依次连接的第一连接盘和结构物测量组件；转向盘的下方还滑动连接有一个以上滑块测量桩，滑块测量桩包括从上到下依次连接的第一滑块、第二连接盘和结构物测量组件；结构物测量组件包括从上到下依次连接的测力天平、第三连接盘、第四连接盘和结构物，第三连接盘和第四连接盘之间为转动连接。本发明既能保证结构物在流体冲击下的稳定性，又能方便地改变结构物的数量以及结构物之间的相对距离与相对角度,具有易安装、易拆卸、造价低、操作简单、稳定性强等优点。
Description
技术领域
本发明属于结构水动力实验技术领域，具体涉及到一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置。
背景技术
桥梁作为架设在江河湖海上的构筑物，其下部构件桩和桥墩经常会受到流体的冲击。而构件桩和桥墩是桥梁结构中的永久性受力构件，承受桥面传来的荷载，在桥梁运营过程中起着非常重要的作用，一旦破坏将会导致结构失稳，严重时将会导致桥梁坍塌，造成巨大的经济损失。而流体对桥梁的作用十分复杂，为了更好地研究流体对桥梁的作用，并对其理论不断进行改进和创新，以提高桥梁在流体作用下的安全性和可靠性，研究人员经常会做一些实验来研究流体对构件桩或桥墩的作用，从中得到实验数据来分析流体冲击桥梁结构的特点和规律。
在结构水动力实验中，研究人员通常会采取对比实验的方法来研究流体对桥梁下部结构的作用。常常会改变构件桩或桥墩之间的相对距离和相对角度来进行对比，以此分析这些因素对桥梁下部结构受力的影响。因此，构件桩或桥墩的实验模型会经常采用不同的相对距离和相对角度。实现这个设想的方法是，在加工模型时就把每组实验需用到的构件桩或桥墩之间的相对距离和相对角度都分别设计成一个模型，一组实验完成后再换上另外一个不同相对距离或相对角度的模型。但其代价是试验费用显著提高，以及花费大量时间在模型安装上，具有较明显的局限性，因此现有做法并不是一种便利的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，以避免结构水动力实验中频繁更换试验模型带来的时间和劳力上的浪费，提高实验效率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，包括转动装置和转向盘，转向盘的下方连接有中心测量桩和一个以上滑块测量桩；
所述转动装置用于整个装置的转向，上部连接到测力架，下部与转向盘连接；
所述转向盘上从内到外依次设有沿圆周方向的第一弧形连接通孔、第二弧形连接通孔、第三弧形连接通孔、第四弧形连接通孔和第五弧形连接通孔；转向盘通过第一弧形连接通孔与转动装置连接；
所述中心测量桩连接到转向盘的中心位置，包括从上到下依次连接的第一连接盘和结构物测量组件；
所述滑块测量桩包括从上到下依次连接的第一滑块、第二连接盘和结构物测量组件；所述第一滑块上设有四排第二下沉式螺栓孔，四排第二下沉式螺栓孔的位置依次对应到第二弧形连接通孔、第三弧形连接通孔、第四弧形连接通孔和第五弧形连接通孔的位置并通过螺栓将第一滑块滑动连接到转向盘的下方；第一滑块的下方转动连接有第二连接盘，第二连接盘的下方连接有结构物测量组件；
所述结构物测量组件包括从上到下依次连接的测力天平、第三连接盘、第四连接盘和结构物；第三连接盘和第四连接盘之间为转动连接。
根据上述方案，所述第一滑块上沿其长度方向均匀设有三条互相平行的下沉式滑槽；所述第二连接盘上设有沿圆周方向的第六弧形连接通孔，第六弧形连接通孔的半径等于相邻的两条下沉式滑槽之间的距离；第二连接盘通过第六弧形连接通孔滑动连接到下沉式滑槽内。
进一步的，所述下沉式滑槽的下沉深度大于螺栓头的高度。
根据上述方案，所述第三连接盘上设有多个第三螺栓孔；所述第四连接盘上设有沿圆周方向的第七弧形连接通孔，第七弧形连接通孔的位置与第三螺栓孔的位置相对应，用于连接螺栓将第四连接盘转动连接到第三连接盘的下方。
根据上述方案，所述转动装置包括底部固定连接有第五连接盘的转动轴，转动轴上套装有第六连接盘；第五连接盘上设有沿圆周方向的第八弧形连接通孔并与转向盘的第一弧形连接通孔连接；第六连接盘设有沿圆周方向的第九弧形连接通孔并与测力架连接。
进一步的，所述第五连接盘和第六连接盘的边缘均刻有角度标记。
根据上述方案，所述第一滑块远离中心的端部滑动连接有第二滑块，第二滑块滑动连接有安装有夹子的螺杆。
进一步的，所述第一滑块远离中心的端部设有第一螺栓孔；所述第二滑块为“T”字形并设有第一滑槽、第二滑槽和第三滑槽；第一滑槽通过螺栓与第一滑块的下沉式滑槽滑动连接，第二滑槽通过螺栓与第一螺栓孔滑动连接，螺杆滑动连接到第三滑槽内。
进一步的，所述第二滑块的边缘刻有距离刻度线。
根据上述方案，所述转向盘、第二连接盘、第三连接盘和第四连接盘的边缘均刻有角度标记。
根据上述方案，所述第一滑块的长度方向边缘刻有距离刻度线。
根据上述方案，所述第一滑块靠近中心的一端为圆弧端。
根据上述方案，所述转向盘上设有用于减轻整个转向盘重量的通槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：既能保证结构物在流体冲击下的稳定性，又能方便地改变结构物的数量以及结构物之间的相对距离与相对角度，并且还能改变结构物群迎水面与来流方向的夹角，同时还能安装波高仪或流速仪，具有易安装、易拆卸、造价低、操作简单、稳定性强等优点。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图一；
图2为本发明的总体结构示意图二；
图3为本发明中转向盘的结构示意图；
图4为本发明中第一滑块的结构示意图；
图5为本发明中第一连接盘的结构示意图；
图6为本发明中第二连接盘的结构示意图；
图7为本发明中第三连接盘的结构示意图；
图8为本发明中第四连接盘的结构示意图；
图9为本发明中第二滑块的结构示意图；
图10为本发明中第五连接盘的结构示意图；
图11为本发明中第六连接盘的结构示意图；
图12为本发明中转动装置的结构示意图；
图13为本发明中转动轴与第五连接盘之间的连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，图中各标号的释义为：1-转向盘，2-第一滑块，3-第一连接盘，4-第二连接盘，5-测力天平，6-第三连接盘，7-第四连接盘，8-结构物，9-第二滑块，10-夹子，11-螺杆，12-转动轴，13-第六连接盘，14-第一下沉式螺栓孔，15-第一弧形连接通孔，16-第二弧形连接通孔，17-第三弧形连接通孔，18-第四弧形连接通孔，19-通槽，20-第五弧形连接通孔，21-第二下沉式螺栓孔，22-下沉式滑槽，23-第一螺栓孔，24-第二螺栓孔，25-第三下沉式螺栓孔，26-第六弧形连接通孔，27-第四下沉式螺栓孔，28-第三螺栓孔，29-第七弧形连接通孔，30-第一滑槽，31-第二滑槽，32-第三滑槽，33-圆孔，34-第八弧形连接通孔，35-下沉孔，36-第九弧形连接通孔，37-第五连接盘。
本发明所述的装置通过螺栓固定在测力架上，该装置的各个部件之间均通过螺栓连接，以便于安装、拆卸、增减结构物8的数量、以及调节连接在装置上的结构物8之间的相对位置和结构物群迎水面与来流方向的夹角，主要包括转动装置、转向盘1、中心测量桩和滑块测量桩。
所述转动装置包括底部固定连接有第五连接盘37的转动轴12。第五连接盘37的中部设有圆孔33，用于与转动轴12的底部焊接到一起。转动轴12的顶部设有小圆盘，转动轴12上套装有第六连接盘13。第六连接盘13的中部设有供转动轴12穿过的下沉孔35，下沉孔35的深度小于小圆盘的厚度，用于确保与测力架连接时保证转动轴12不会晃动。第五连接盘37上设有沿圆周方向的第八弧形连接通孔34，第六连接盘13设有沿圆周方向的第九弧形连接通孔36。第八弧形连接通孔34与转向盘1的第一弧形连接通孔15的位置相对应，并通过螺栓将两者连接为一个整体。第九弧形连接通孔36与测力架连接，其位置与测力架上的连接通孔的位置相对应。转动装置用于调节下部连接的结构物群迎水面与来流方向的夹角。
所述转向盘1上从内到外依次设有沿圆周方向的第一弧形连接通孔15、第二弧形连接通孔16、第三弧形连接通孔17、第四弧形连接通孔18、通槽19和第五弧形连接通孔20。通槽19用于减轻整个转向盘1的重量，可根据需要决定是否设置以及其宽度的大小，也可设计为其它形状的通槽，如长条形、菱形、矩形等。转向盘1的中心位置设有6个沿圆周方向排列的第一下沉式螺栓孔14。转向盘1通过四个第一弧形连接通孔15与第五连接盘37的四个第八弧形连接通孔34连接。
所述中心测量桩包括从上到下依次连接的第一连接盘3和结构物测量组件。第一连接盘3上设有6个沿圆周方向排列的第二螺栓孔24，第二螺栓孔24与第一下沉式螺栓孔14的位置相对应，以便于螺栓穿过第二螺栓孔24和第一下沉式螺栓孔14将第一连接盘3连接到转向盘1的下方。第一连接盘3的下方固定连接有结构物测量组件，所述结构物测量组件包括从上到下依次连接的测力天平5、第三连接盘6、第四连接盘7和结构物8。结构物8为模拟需要测试的桩或桥墩模型。
第二螺栓孔24的位置同时也与测力天平5的螺栓连接孔的位置相对应，以便于将测力天平5连接到第一连接盘3的下方。第三连接盘6上设有6个沿圆周方向排列的第四下沉式螺栓孔27，第四下沉式螺栓孔27的位置与测力天平5的螺栓连接孔的位置相对应，用于连接螺栓将第三连接盘6连接到测力天平5的下方，避免了测力天平5直接与转向盘1连接以达到对测力天平5的保护作用。通过增加或减少第一连接盘3的个数来保证中心处的结构物测量组件与其它位置的结构物测量组件的底面平齐。第三连接盘6上还设有4个第三螺栓孔28，第四连接盘7上设有沿圆周方向的第七弧形连接通孔29，第七弧形连接通孔29的位置与第三螺栓孔28的位置相对应，用于连接螺栓将第四连接盘7连接到第三连接盘6的下方。第四连接盘7的下方固定连接有结构物8。第四连接盘7可通过第七弧形连接通孔29与第三连接盘6之间相对转动，从而改变结构物8的迎水面与来流方向的夹角。
所述滑块测量桩包括从上到下依次连接的第一滑块2、第二连接盘4和结构物测量组件。所述第一滑块2连接到转向盘1的下方，第一滑块2上沿其长度方向均匀设有三条互相平行的下沉式滑槽22，并设有四排第二下沉式螺栓孔21，四排第二下沉式螺栓孔21的位置依次对应到第二弧形连接通孔16、第三弧形连接通孔17、第四弧形连接通孔18和第五弧形连接通孔20的位置并通过螺栓将第一滑块2滑动连接到转向盘1的下方，使得第一滑块2可以滑动和转动，从而改变结构物8之间的相对夹角。第一滑块2靠近中心的一端为圆弧端，以避免与其它连接盘发生干扰阻碍运动；第一滑块2远离中心的端部设有第一螺栓孔23。
第一滑块2的下方依次连接有第二连接盘4和结构物测量组件。第二连接盘4上设有6个沿圆周方向排列的第三下沉式螺栓孔25，第三下沉式螺栓孔25的位置与测力天平5的螺栓连接孔的位置相对应，用于连接螺栓将测力天平5连接到第二连接盘4的下方。第二连接盘4上还设有沿圆周方向的第六弧形连接通孔26，第六弧形连接通孔26的半径等于相邻的两条下沉式滑槽22之间的距离。第二连接盘4通过第六弧形连接通孔26滑动连接到下沉式滑槽22内，从而使第二连接盘4能够沿下沉式滑槽22旋转和滑动，从而改变结构物8之间的相对距离；同时也能旋转测量天平5，改变测量天平5的测力方向。
第一滑块2远离中心的端部连接有“T”字形的第二滑块9，用于安装波高仪或流速仪以及调节波高仪或流速仪的位置。第二滑块9上设有第一滑槽30、第二滑槽31和第三滑槽32，第一滑槽30通过螺栓与第一滑块2的下沉式滑槽22滑动连接，第二滑槽31通过螺栓与第一滑块2的第一螺栓孔23连接，第三滑槽32用于连接安装有夹子10的螺杆11，螺杆11可在第三滑槽32内滑动。夹子10用于夹持波高仪或流速仪。
第一滑块2可根据需要设置有多个，对应的，第一滑块2下方连接的第二连接盘4和结构物测量组件也可设置多个。如果所测桩或桥墩模型的数量较多或截面尺寸较小时，可换成尺寸较小的第一滑块2、连接盘4和结构物测量组件。
转向盘1、第二连接盘4、第三连接盘6、第四连接盘7、第五连接盘37和第六连接盘13的边缘均刻有角度标记，作为调整角度时的参照基准，其最小角度为15度，其最小角度也可根据需要设为10度、5度、1度等。
第二滑块9的边缘和第一滑块2的长度方向边缘均刻有距离刻度线，最小距离为10cm，用于调整距离时的参照基准，其最小距离可以根据需要设为5cm、1cm等。
第一下沉式螺栓孔14、第二下沉式螺栓孔21、第三下沉式螺栓孔25、第四下沉式螺栓孔27和下沉式滑槽22的下沉深度略大于螺栓头的高度，以避免螺栓头与其它部件发生碰撞，提高整个装置的安全稳定性。
Claims (13)
1.一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：包括转动装置和转向盘(1)，转向盘(1)的下方连接有中心测量桩和一个以上滑块测量桩；
所述转动装置用于整个装置的转向，上部连接到测力架，下部与转向盘(1)连接；
所述转向盘(1)上从内到外依次设有沿圆周方向的第一弧形连接通孔(15)、第二弧形连接通孔(16)、第三弧形连接通孔(17)、第四弧形连接通孔(18)和第五弧形连接通孔(20)；转向盘(1)通过第一弧形连接通孔(15)与转动装置连接；
所述中心测量桩连接到转向盘(1)的中心位置，包括从上到下依次连接的第一连接盘(3)和结构物测量组件；
所述滑块测量桩包括从上到下依次连接的第一滑块(2)、第二连接盘(4)和结构物测量组件；所述第一滑块(2)上设有四排第二下沉式螺栓孔(21)，四排第二下沉式螺栓孔(21)的位置依次对应到第二弧形连接通孔(16)、第三弧形连接通孔(17)、第四弧形连接通孔(18)和第五弧形连接通孔(20)的位置并通过螺栓将第一滑块(2)滑动连接到转向盘(1)的下方；第一滑块(2)的下方转动连接有第二连接盘(4)，第二连接盘(4)的下方连接有结构物测量组件；
所述结构物测量组件包括从上到下依次连接的测力天平(5)、第三连接盘(6)、第四连接盘(7)和结构物(8)；第三连接盘(6)和第四连接盘(7)之间为转动连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：所述第一滑块(2)上沿其长度方向均匀设有三条互相平行的下沉式滑槽(22)；所述第二连接盘(4)上设有沿圆周方向的第六弧形连接通孔(26)，第六弧形连接通孔(26)的半径等于相邻的两条下沉式滑槽(22)之间的距离；第二连接盘(4)通过第六弧形连接通孔(26)滑动连接到下沉式滑槽(22)内。
3.根据权利要求2所述的一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：所述下沉式滑槽(22)的下沉深度大于螺栓头的高度。
4.根据权利要求1所述的一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：所述第三连接盘(6)上设有多个第三螺栓孔(28)；所述第四连接盘(7)上设有沿圆周方向的第七弧形连接通孔(29)，第七弧形连接通孔(29)的位置与第三螺栓孔(28)的位置相对应，用于连接螺栓将第四连接盘(7)转动连接到第三连接盘(6)的下方。
5.根据权利要求1所述的一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：所述转动装置包括底部固定连接有第五连接盘(37)的转动轴(12)，转动轴(12)上套装有第六连接盘(13)；第五连接盘(37)上设有沿圆周方向的第八弧形连接通孔(34) 并与转向盘(1)的第一弧形连接通孔(15)连接；第六连接盘(13)设有沿圆周方向的第九弧形连接通孔(36)并与测力架连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：所述第五连接盘(37)和第六连接盘(13)的边缘均刻有角度标记。
7.根据权利要求2所述的一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：所述第一滑块(2)远离中心的端部滑动连接有第二滑块(9)，第二滑块(9)滑动连接有安装有夹子(10)的螺杆(11)。
8.根据权利要求7所述的一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：所述第一滑块(2)远离中心的端部设有第一螺栓孔(23)；所述第二滑块(9)为“T”字形并设有第一滑槽(30)、第二滑槽(31)和第三滑槽(32)；第一滑槽(30)通过螺栓与第一滑块(2)的下沉式滑槽(22)滑动连接，第二滑槽(31)通过螺栓与第一螺栓孔(23)滑动连接，螺杆(11)滑动连接到第三滑槽(32)内。
9.根据权利要求7所述的一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：所述第二滑块(9)的边缘刻有距离刻度线。
10.根据权利要求1所述的一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：所述转向盘(1)、第二连接盘(4)、第三连接盘(6)和第四连接盘(7)的边缘均刻有角度标记。
11.根据权利要求1所述的一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：所述第一滑块(2)的长度方向边缘刻有距离刻度线。
12.根据权利要求1所述的一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：所述第一滑块(2)靠近中心的一端为圆弧端。
13.根据权利要求1所述的一种用于结构水动力实验的群桩位置调节装置，其特征在于：所述转向盘(1)上设有用于减轻整个转向盘(1)重量的通槽(19)。
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