CN109855836A - 一种悬挂式单轨风洞试验墩柱气动弹性模型 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬挂式单轨风洞试验墩柱气动弹性模型，包括墩身和悬臂端，悬臂端连接于墩身顶部，悬臂端上设有下弯牛腿，墩身和悬臂端均为钢箱结构，墩身和悬臂端内分别沿各自长度方向间隔设有若干个钢隔板，每个钢隔板上连接一个配重块，每个配重块不接触墩身内壁或者悬臂端内壁。运用本发明的一种悬挂式单轨风洞试验墩柱气动弹性模型，通过所有配重块提供附加质量，满足模型需求，配重块不与墩身内壁或者悬臂端内壁接触，以免影响结构的阻尼，配重块沿墩身或者悬臂端各自长度方向不连续设置，以免影响结构的刚度，更加符合结构的实际情况，使风洞试验更加真实准确可靠，该气动弹性模型结构简单，设置方便，效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，特别涉及一种悬挂式单轨风洞试验墩柱气动弹性模型。
背景技术
悬挂式单轨是一种车辆直接悬吊于轨道梁下方运行的轨道交通制式，又称空轨，属于城市单轨交通。其桥跨结构多为全钢结构，由箱形轨道梁和墩柱组成，车辆轮胎采用橡胶轮胎，承重车轮支撑于轨道梁下方悬臂底板上，走行轮和导向轮分别作用于轨道梁两侧腹板，依靠电机驱动实现车辆运行。悬挂式单轨交通将城市公共交通拓展到空中，实现立体发展，因其具有较好的性价比、空间占比少、与周围环境相协调等优势，已成为我国中小城市解决城市拥堵的备选方案，具备较好的发展前景。
悬挂式单轨墩柱区别于常规桥跨结构的墩柱结构形式，单线一般采用倒L形结构形式，由钢立柱和悬臂端组成，悬臂端设置下弯牛腿，与轨道梁外伸牛腿通过支座对接，实现墩梁结合。悬挂式单轨墩柱是支撑轨道梁和车辆的主要承重构件，由于偏心距的存在，导致墩柱需要承受较大的偏心荷载，因此，需要墩柱拥有足够的强度、刚度、稳定性来保证运营的安全性和稳定性。悬挂式单轨墩柱质量轻、刚度弱、阻尼小等结构力学特点，易产生结构风致振动病害隐患，制约了市场(特别是沿海地区)推广应用，因此，开展风洞试验，系统地研究悬挂式单轨墩柱的气动稳定性和风致振动响应变得尤为重要。
传统的风洞试验桥梁墩柱缩尺气动弹性模型一般是采用芯梁与外衣组合形式进行制作，即桥墩缩尺模型的内部采用钢芯梁，以保证模型的拉伸刚度、纵向抗弯刚度、侧向抗弯刚度和抗扭刚度与实际桥墩结构相似，外部采用ABS板模拟实际结构外形，芯梁与外衣通之间通过设置的横隔板与胶水进行连接，模型质量控制是通过在外衣ABS空心板内添加附加铜块或者其他高密度金属块进行配重，以保证模型质量与原型结构质量相似，这种方式使外衣在一定程度上给模型结构提供了附加的刚度，同时也增大了结构的阻尼，改变了模型结构的参数，无法满足缩尺模型与原型结构刚度相似原理，影响气弹模型试验的结果准确性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有悬挂式单轨墩柱缩尺气动弹性模型难以精确模拟原型结构相似的刚度，影响气弹模型试验的结果准确性的上述不足，提供一种悬挂式单轨风洞试验墩柱气动弹性模型。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种悬挂式单轨风洞试验墩柱气动弹性模型，包括墩身和悬臂端，所述悬臂端连接于所述墩身顶部，所述悬臂端上设有下弯牛腿，所述墩身和所述悬臂端均为钢箱结构，所述墩身和所述悬臂端内分别沿各自长度方向间隔设有若干个钢隔板，每个所述钢隔板上连接一个配重块，每个所述配重块不接触所述墩身内壁或者所述悬臂端内壁。
其中，所述气动弹性模型由实际墩柱结构直接缩尺，保证了所述气动弹性模型结构与实际墩柱结构的外形相似，所述墩身底部的边界条件与实际墩柱结构保持一致，与底座固结，以确保模型的结构动力特性与实际墩柱结构的相似性。
采用本发明所述的一种悬挂式单轨风洞试验墩柱气动弹性模型，通过所有所述配重块提供附加质量，满足模型需求，所述配重块不与所述墩身内壁或者所述悬臂端内壁接触，以免影响结构的阻尼，所述配重块沿所述墩身或者所述悬臂端各自长度方向不连续设置，以免影响结构的刚度，更加符合结构的实际情况，使风洞试验更加真实准确可靠，该气动弹性模型结构简单，设置方便，效果良好。
优选地，每个所述钢隔板焊接于对应的所述墩身或者所述悬臂端。
优选地，每个所述配重块粘接于对应的所述钢隔板。
优选地，每个所述配重块通过玻璃胶粘接于对应的所述钢隔板。
优选地，所述配重块为铅块或者铜块。
优选地，每个所述配重块设置于对应的所述钢隔板中间位置。
优选地，所述墩身包括四个钢立柱，四个所述钢立柱呈矩形设置，相邻两个所述钢立柱之间连接钢板。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
运用本发明所述的一种悬挂式单轨风洞试验墩柱气动弹性模型，通过所有所述配重块提供附加质量，满足模型需求，所述配重块不与所述墩身内壁或者所述悬臂端内壁接触，以免影响结构的阻尼，所述配重块沿所述墩身或者所述悬臂端各自长度方向不连续设置，以免影响结构的刚度，更加符合结构的实际情况，使风洞试验更加真实准确可靠，该气动弹性模型结构简单，设置方便，效果良好。
附图说明
图1为本发明所述的悬挂式单轨风洞试验墩柱气动弹性模型的结构示意图；
图2为图1的右视图；
图3为所述配重块和所述钢隔板的俯视图。
图中标记：1-墩身，2-悬臂端，3-下弯牛腿，4-钢隔板，5-配重块。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例
如图1-3所示，本发明所述的一种悬挂式单轨风洞试验墩柱气动弹性模型，包括墩身1和悬臂端2。
所述悬臂端2连接于所述墩身1顶部，所述悬臂端2上设有下弯牛腿3，所述墩身1和所述悬臂端2均为钢箱结构，所述墩身1包括四个钢立柱，四个所述钢立柱呈矩形设置，相邻两个所述钢立柱之间焊接钢板。
所述墩身1和所述悬臂端2内分别沿各自长度方向间隔设有若干个钢隔板4，每个所述钢隔板4焊接于对应的所述墩身1或者所述悬臂端2，每个所述钢隔板4上设置一个配重块5，每个所述配重块5通过玻璃胶粘接于对应的所述钢隔板4，所述配重块5为铅块并设置于对应的所述钢隔板4中间位置，每个所述配重块5不接触所述墩身1内壁或者所述悬臂端2内壁。
其中，所述气动弹性模型由实际墩柱结构直接缩尺，即对墩柱结构的高度、长度、宽度及截面板厚进行同比例的缩尺，不改变结构的截面形式，保证了所述气动弹性模型结构与实际墩柱结构的外形相似，通过有限元软件试算分析，在保证模型结构与实际墩柱结构质量相似原则下，调整模型结构的板厚，使模型结构刚度与实际墩柱刚度相似，从而保证了墩柱气弹模型与实际墩柱结构的动力特性和外形的相似，墩柱的理论试验模型也即确定，实际模型制作过程中，根据试算得到的模型结构尺寸，进行模型的加工制作，首先，进行主体钢板焊接定型，预留一边进行所述配重块5布置和最终封口，所述墩身1底部的边界条件与实际墩柱结构保持一致，与底座固结，以确保模型的结构动力特性与实际墩柱结构的相似性。
运用本发明所述的一种悬挂式单轨风洞试验墩柱气动弹性模型，通过所有所述配重块5提供附加质量，满足模型需求，所述配重块5不与所述墩身1内壁或者所述悬臂端2内壁接触，以免影响结构的阻尼，所述配重块5沿所述墩身1或者所述悬臂端2各自长度方向不连续设置，以免影响结构的刚度，更加符合结构的实际情况，使风洞试验更加真实准确可靠，该气动弹性模型结构简单，设置方便，效果良好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种悬挂式单轨风洞试验墩柱气动弹性模型，其特征在于，包括墩身(1)和悬臂端(2)，所述悬臂端(2)连接于所述墩身(1)顶部，所述悬臂端(2)上设有下弯牛腿(3)，所述墩身(1)和所述悬臂端(2)均为钢箱结构，所述墩身(1)和所述悬臂端(2)内分别沿各自长度方向间隔设有若干个钢隔板(4)，每个所述钢隔板(4)上连接一个配重块(5)，每个所述配重块(5)不接触所述墩身(1)内壁或者所述悬臂端(2)内壁。
2.根据权利要求1所述的气动弹性模型，其特征在于，每个所述钢隔板(4)焊接于对应的所述墩身(1)或者所述悬臂端(2)。
3.根据权利要求1所述的气动弹性模型，其特征在于，每个所述配重块(5)粘接于对应的所述钢隔板(4)。
4.根据权利要求3所述的气动弹性模型，其特征在于，每个所述配重块(5)通过玻璃胶粘接于对应的所述钢隔板(4)。
5.根据权利要求1所述的气动弹性模型，其特征在于，所述配重块(5)为铅块或者铜块。
6.根据权利要求1所述的气动弹性模型，其特征在于，每个所述配重块(5)设置于对应的所述钢隔板(4)中间位置。
7.根据权利要求1-6任一项所述的气动弹性模型，其特征在于，所述墩身(1)包括四个钢立柱，四个所述钢立柱呈矩形设置，相邻两个所述钢立柱之间连接钢板。
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