CN110320061A - 一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置，包括桥梁模型系统以及列车加载系统；桥梁模型系统包括桥墩以及架设在桥墩上的模型梁，模型梁表面布置有轨道板和钢轨；列车加载系统包括列车模型以及导轨；导轨为带外螺纹的螺杆，位于模型梁上方且沿模型梁的纵向布置；列车模型内设置有驱动结构，驱动结构包括驱动转芯以及电机，驱动转芯套装于导轨的外侧，驱动转芯内表面具有与所述导轨的外螺纹相适配的内螺纹。本发明的优点是：实现列车过桥的室内模型模拟，精确控制列车运行的启动与制动，并可实现多种车速移动，以研究列车运行速度对桥梁振动的影响；此外，还可以改变列车配重，以研究列车轴重对桥梁振动的影响。
Description
技术领域
本发明属于桥梁模型试验装置，具体涉及一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置。
背景技术
高架轨道桥梁作为城市轨道交通的关键部分，正处于快速建设的阶段。针对列车运行对周围环境振动与噪声水平的影响，人们提出了更高的要求。轨道的不平顺，更是加剧了列车移动荷载对桥梁和周围环境的影响。目前，高架桥梁车致振动的研究主要有数值仿真、模型试验、现场测试三种。数值仿真准确度不高，不易反应桥梁真实运营状况；现场测试，环境复杂不易控制，且对检测设备要求高；模型试验可操作性强，但受场地限制，实现列车移动加载难度大，虽然发明专利(CN201520871541)模拟了地铁列车的移动，但是采用牵引线牵引的方法，无法有效精准控制列车的启动与制动，且列车运行速度无法控制，即无法研究列车运行速度对桥梁振动的影响。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置，该列车加载模拟装置通过在列车加载系统上设置驱动结构和配重单元，来研究列车运行速度对桥梁振动的影响以及列车轴重对桥梁振动的影响。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置，其特征在于所述列车加载模拟装置包括桥梁模型系统以及列车加载系统；
所述桥梁模型系统包括桥墩以及架设在所述桥墩上的模型梁，所述模型梁表面布置有轨道板和钢轨；
所述列车加载系统包括列车模型以及导轨；所述导轨为带外螺纹的螺杆，位于所述模型梁上方且沿所述模型梁的纵向布置；所述列车模型内设置有驱动结构，所述驱动结构包括驱动转芯以及驱动所述驱动转芯转动的电机，所述驱动转芯套装于所述导轨的外侧，所述驱动转芯内表面具有与所述导轨的外螺纹相适配的内螺纹。
所述模型梁的底面布置有上钢板，所述桥墩的顶面布置有下钢板，所述下钢板与所述上钢板之间设置有橡胶块。
所述上钢板经膨胀螺栓与所述模型梁固定连接，所述下钢板经膨胀螺栓与所述桥墩固定连接。
所述模型梁的两端分别设置有护板，所述护板的底端经角铁与锚固螺栓固定在所述桥墩顶面上，所述护板位于所述模型梁顶面以上部分设置有缓冲层。
所述列车模型包括车厢以及轮对，所述轮对走行于所述钢轨上。
所述列车模型还包括设置于所述车厢内的若干配重单元，所述配重单元包括若干竖向堆叠的配重块以及竖向贯穿各所述配重块中心的限位柱，所述限位柱上部设置有限位螺母以对所述配重块进行限位固定、下部与所述车厢固定连接。
所述车厢内设置有用于支撑所述驱动转芯的竖向支撑，所述驱动转芯的两端具有向外突出的限位凸缘。
所述导轨的前、后两端分别由支撑柱进行支撑固定，所述支撑柱的底端与位于地面上的水泥墩台固定连接。
本发明的优点是：实现列车过桥的室内模型模拟，精确控制列车运行的启动与制动，并可实现多种车速移动，以研究列车运行速度对桥梁振动的影响；此外，还可以改变列车配重，以研究列车轴重对桥梁振动的影响。
附图说明
图1为本发明中桥墩的结构示意图；
图2为本发明图1中的局部放大示意图A；
图3为本发明中模型梁的结构示意图；
图4为本发明中列车加载模拟装置的结构示意图；
图5为本发明图4中的局部放大示意图B；
图6为本发明中导轨及其支撑柱的结构示意图；
图7为本发明中列车模型的纵向示意图；
图8为本发明中列车模型的侧向示意图；
图9为本发明中导轨与驱动转芯配合的示意图；
图10为本发明中导轨为带外螺纹的螺杆示意图；
图11为本发明中驱动转芯内表面为内螺纹的示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-11，图中标记1-27分别为：桥墩1、橡胶块2、钢板3、膨胀螺栓4、模型梁5、钢轨6、轨道板7、列车模型8、导轨9、护板10、缓冲层11、支座12、支撑柱13、角铁14、锚固螺栓15、螺栓16、水泥墩台17、车厢18、电机19、驱动转芯20、竖向支撑21、传动链条22、轮对23、配重单元24、配重块25、限位柱26、限位螺母27。
实施例：如图1-11所示，本实施例具体涉及一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置，该列车加载模拟装置包括桥梁模型以及列车加载系统，通过列车加载系统以及桥梁模型来实现在室内模拟列车过桥，通过列车加载系统控制列车模型8在模型梁5上的行车速度来研究列车运行速度对桥梁振动的影响，同时通过列车加载系统控制列车模型8上的配重来研究列车轴重对桥梁振动的影响。
如图1-5所示，本实施例中的桥梁模型包括桥墩1以及架设在桥墩1上方的模型梁5；桥墩1和模型梁5均采用灌浆料浇筑，在桥墩1的顶面设置有两个支座12用于支撑其上方的模型梁5，支座12仿照板式橡胶支座，支座12包括两块钢板3以及夹设在两钢板3之间的橡胶块2，位于上方的钢板3经膨胀螺栓4同模型梁5的底面固定连接，位于下方的钢板3经膨胀螺栓4同桥墩1的顶面固定连接；在模型梁5的顶面沿纵向布设有两路轨道板7，轨道板7上布置有钢轨6，其中，轨道板7采用灌浆料浇筑而成。与此同时，在模型梁5前后两端的桥墩1顶面上分别装有护板10，护板10的底部通过角铁14和锚固螺栓15锚固在桥墩1的顶面上，且护板10在模型梁5顶面以上部分还敷有缓冲层11，缓冲层11主要由柔性材料组成，从而避免操作不当引起列车模型8冲出轨道，减小列车模型8的损伤。
如图4以及6-11所示，本实施例中的列车加载系统包括列车模型8以及用于引导列车模型8移动的导轨9；导轨9具体为带有外螺纹的螺杆，位于模型梁5的上方一定高度且沿模型梁5的纵向布置，导轨9的前后两个端部分别经支撑柱13进行支撑固定，导轨9的端部通过螺栓16同支撑柱13进行固定，而支撑柱13的底部则通过水泥墩台17稳固的竖立在地面上，实现对导轨9的稳定支撑；列车模型8的主体为车厢18，车厢18上的轮对23与钢轨6相匹配，轮对23可沿钢轨6进行走行移动；车厢18内设置有驱动结构以及配重单元24，其中：
驱动结构主要包括电机19、驱动转芯20以及控制系统，电机19通过传动链条22带动驱动转芯20的旋转，电机19的转速和转向具体由控制系统进行控制；驱动转芯20的设置高度同导轨9的设置高度相一致，驱动转芯20在车厢18内由竖向支撑21进行支撑，竖向支撑21起到一个轴承的作用，驱动转芯20不仅得到竖向支撑21的支撑还可在其上进行旋转，驱动转芯20的前、后两段具有向外突出的缘部，通过突出缘部的设置可带动车厢18进行前后移动，且在驱动转芯20的内表面上具有内螺纹，在安装时，导轨9的螺杆贯穿驱动转芯20设置，两者可进行螺纹配合，在电机19的驱动下，驱动转芯20可沿导轨9表面上的外螺纹进行前、后方向上的移动，而驱动转芯20则卡在竖向支撑21上，进而可使整个车厢18进行前后移动；
配重单元24可在车厢18内设置多个，每个配重单元24由限位柱26以及若干配重块25组成，配重块25的中心具有圆形通孔，因此各配重块25可套装在限位柱26上并进行竖向堆叠，根据模拟试验的配重需求，可选择不同数量的配重块25进行套装堆叠，最后可通过限位螺母27进行旋紧固定。
本实施例的有益效果在于：（1）列车加载模拟装置结构简单，易于生产组装；（2）通过列车模型中的驱动结构，可精确控制列车的启停以及行车速度，进而研究列车运行速度对于桥梁的振动影响；（3）通过列车模型中的配重单元，可精确控制列车模型的配重，进而研究列车轴重对于桥梁振动的影响。
Claims (8)
1.一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置，其特征在于所述列车加载模拟装置包括桥梁模型系统以及列车加载系统；
所述桥梁模型系统包括桥墩以及架设在所述桥墩上的模型梁，所述模型梁表面布置有轨道板和钢轨；
所述列车加载系统包括列车模型以及导轨；所述导轨为带外螺纹的螺杆，位于所述模型梁上方且沿所述模型梁的纵向布置；所述列车模型内设置有驱动结构，所述驱动结构包括驱动转芯以及驱动所述驱动转芯转动的电机，所述驱动转芯套装于所述导轨的外侧，所述驱动转芯内表面具有与所述导轨的外螺纹相适配的内螺纹。
2.根据权利要求1所述的一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置，其特征在于所述模型梁的底面布置有上钢板，所述桥墩的顶面布置有下钢板，所述下钢板与所述上钢板之间设置有橡胶块。
3.根据权利要求2所述的一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置，其特征在于所述上钢板经膨胀螺栓与所述模型梁固定连接，所述下钢板经膨胀螺栓与所述桥墩固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置，其特征在于所述模型梁的两端分别设置有护板，所述护板的底端经角铁与锚固螺栓固定在所述桥墩顶面上，所述护板位于所述模型梁顶面以上部分设置有缓冲层。
5.根据权利要求1所述的一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置，其特征在于所述列车模型包括车厢以及轮对，所述轮对走行于所述钢轨上。
6.根据权利要求5所述的一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置，其特征在于所述列车模型还包括设置于所述车厢内的若干配重单元，所述配重单元包括若干竖向堆叠的配重块以及竖向贯穿各所述配重块中心的限位柱，所述限位柱上部设置有限位螺母以对所述配重块进行限位固定、下部与所述车厢固定连接。
7.根据权利要求5所述的一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置，其特征在于所述车厢内设置有用于支撑所述驱动转芯的竖向支撑，所述驱动转芯的两端具有向外突出的限位凸缘。
8.根据权利要求1所述的一种用于桥梁模型试验的列车加载模拟装置，其特征在于所述导轨的前、后两端分别由支撑柱进行支撑固定，所述支撑柱的底端与位于地面上的水泥墩台固定连接。
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