CN1694133A - 拱桥桥梁实验台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及拱桥桥梁实验台，它包括台板(8)，台板(8)上设有两个塔架(1)，两塔架(1)的顶端分别设有索鞍(2)，索鞍(2)之间设有绳索(17)，绳索(17)上设有吊钩(23)；两个塔架(1)之间的台板(8)上设有用于安装和试验的可拆卸拱桥桥梁模型。本发明为学生开设综合、设计、研究型实验提供一个基础平台，可以系统地培训熟练的管理、监测、监控人员，让学生在这个平台之上，来从事设计、研究型的实验。

Description

拱桥桥梁实验台
技术领域
本发明涉及桥梁，具体涉及具有教学、桥梁设计、施工演示等用途的桥梁实验台，特别是拱桥桥梁实验台。
背景技术
随着工程质量的终身负责制，人们对桥梁的质量、桥梁工程建造过程中的监测监控更加重视，因此，更多地培养优秀的桥梁工程建造过程监测监控人才已是当务之急。
目前，对桥梁工程建造过程管理、监测、监控人员的培训主要以书本教学和现场实习的方式，这种培训方式的直观性差，效率低，所花费的时间长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种拱桥桥梁实验台，该桥梁试验台能为全面、直观、高效率地为培养拱桥桥梁工程建造过程的管理、监测、监控人员提供一个平台。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
拱桥桥梁实验台，它包括台板，台板上设有两个塔架，两塔架的顶端分别设有索鞍，索鞍之间设有绳索，绳索上设有吊钩；两个塔架之间的台板上设有用于安装和试验的可拆卸拱桥桥梁模型。
上述方案中，两塔架的顶端设有三对索鞍，三对索鞍之间均设有绳索。
上述方案中，它还包括用于牵拉绳索的卷扬机系统，卷扬机系统包括卷扬机和用于控制卷扬机的传动控制箱。
上述方案中，塔架顶端固定有用于牵拉拱桥桥梁模型的钢管拱的扣索。
上述方案中，扣索上设有环式传感器，其输出端通过A/D转换器与计算机连接。
上述方案中，塔架上设有单向拉压应变传感器，其输出端通过A/D转换器与计算机连接。
上述方案中，塔架与台板之间通过缆风加固。
上述方案中，塔架的根部与台板之间设有双梁拉压扭传感器，其输出端通过A/D转换器与计算机连接。
上述方案中，试验台上还包括：
用于设置在拱桥桥梁模型的桥面系上的加载系统、
用于设置在拱桥桥梁模型的吊杆顶端的多应力集中传感器、
用于设置在拱桥桥梁模型钢管拱上的高低温应变监测规、
用于设置在钢管拱拱脚处的双孔传感器、
用于设置在塔架与绳索之间的位移传感器；
各传感器的输出端通过A/D转换器与计算机连接。
本发明的优点在于：
1、整个桥梁的建造过程
可以为学生的桥梁实习提供一个实习基地，可在其上进行桥梁建造过程的模拟、钢管拱吊装过程的应力模拟、神经网络系统预测拱桥线形和控制标高的模拟、塔架位移模拟、混凝土灌注过程的模拟、成桥试验的模拟、自爬吊篮的模拟等。可以演示施工、监测、监控的全过程。学习各部位的安装次序，安装到每一部分时的各部位的应力情况。可以让学生自己动手进行各个环节的实际操作，可以在比较短的时间完成整个桥梁的安装过程。
2、拱桥桥梁模型建成之后的检测
分多种工况对拱桥桥梁模型进行桥梁的静载测试，可测试桥面应力变化情况(静态、动态)，可进行挠度测试，桥墩水平(垂直)位移测试，固有频率测试，钢管拱应力测试等，并能通过计算机准确的绘制出测试曲线。
还可进行桥梁长期使用之后的旧桥的检测、维修和加固试验，应用桥梁探测用吊篮自由地到达想到之处，进行探伤，可以对桥梁各构件进行加固及应力测试等。
3、塔架结构紧凑，采用塔架(塔扣合一)的形式建造拱桥桥梁模型，可大大减少建造桥梁成本。
4、张拉自成封闭体系，所使用的传感器灵敏度高，稳定可靠。测试仪器及测试手段先进。在本发明拱桥桥梁实验台上可以作出很多综合、设计研究型实验。
本发明为学生开设综合、设计、研究型实验提供一个基础平台，可以系统地培训熟练的管理、监测、监控人员，让学生在这个平台之上，来从事设计、研究型的实验。
附图说明
图1为本发明拱桥桥梁实验台实施例(建成状态)的结构示意图
图2为本发明拱桥桥梁实验台实施例(建成状态)的俯视图
图3为图1的A-A剖视图
图4为图1的B-B剖视图
具体实施方式
如图1、2所示的本发明拱桥桥梁实验台实施例，它包括3米左右长的台板8，台板8上设有两个高度为1.9米的塔架1，塔架1与台板8之间通过缆风21加固。两塔架1的顶端分别设有三对索鞍2，三对索鞍2之间均设有绳索17。台板8上设有用于牵拉绳索17的卷扬机系统，卷扬机系统包括卷扬机7和用于控制卷扬机7的传动控制箱18。绳索17上设有吊钩23；两个塔架1之间的台板8上设有用于安装和试验可拆卸拱桥桥梁模型。
建成后的拱桥桥梁模型包括钢管拱3、吊在钢管拱3上的吊杆4、吊杆4吊起的桥面系5。钢管拱3的横截面图如图3，桥面系5的横截面图如图4。该钢管拱3轴线采用了以悬链线为基础的三次样条曲线。
缆风21用钢丝绳制成，用于塔架1横向固定。
每个钢管拱3的拱脚处安装了一个用来测力双孔传感器14，来及时掌握每条拱的受力情况。从标高控制来讲，采用神经网络系统来预测和控制标高。从监控系统来说，可随时监测每种工况的各关键部位的力或应力，进而下达科学指令来指导施工单位进行科学地施工，保证工程的可靠性。成拱之后，要对钢管拱3的拱脚处进行混凝土灌注，灌注时钢管拱3的应力要及时跟踪测量，同时也要进行混凝土密实度探伤实验。
塔架1顶端固定有用于牵拉拱桥桥梁模型的钢管拱3的扣索6，扣索6为螺纹钢筋，扣索6上设有环式传感器12，索力测试采用了固有频率测力法及传感器测力法，用动态调索法来保证每根扣索6的拉力及每节段的设计标高。塔架1的支杆上设有单向拉压应变传感器19，塔架1的根部与台板8之间设有双梁拉压扭传感器16。
试验台上还包括：用于设置在拱桥桥梁模型的桥面系5上的加载系统22、用于设置在拱桥桥梁模型的吊杆4顶端的多应力集中传感器11、用于设置在拱桥桥梁模型钢管拱3上的高低温应变监测规13、用于设置在钢管拱3拱脚处的双孔传感器14、用于设置在塔架1与绳索17之间的位移传感器20。
多应力集中传感器11用于测量吊杆应力，环式传感器12用于测缆风应力，高低温应变监测规13用于测钢管拱应力应变，双孔传感器14用来测钢管拱3拱脚应力；双梁拉、压、扭传感器16用来测塔架1应力；在塔架1根部、钢管拱3的两拱脚、L/4、3L/8(L表示钢管拱3在水平面投影的长度)及拱顶处安装了单向拉压应变传感器15，该单向拉压应变传感器15、高低温应变监测规13、环式传感器12用于测钢管拱3在施工过程中的应变值，以保证安全可靠地施工。位移传感器20用来测塔架的偏移量，来测量桥梁建造或加载22过程、成桥、旧桥探伤及加固中的应力位移及缺陷情况。单向拉压应变传感器19用于测塔架底部应力。
以上各传感器的输出端通过A/D转换器与计算机连接。
本发明实施例还可用桥梁探测用吊篮9、钢管拱焊接用吊篮10来完成钢管拱3，吊杆4及桥面系5的吊装及探伤。
进行实验的方法：首先在塔架1及钢管拱3上贴应变片，进行钢管拱第一节段的试吊，此时要进行塔架应力和前后偏摆量的测量，调整缆风21，使最大偏摆量控制在允许的范围之内。安装一个节段后，要进行传感器制做及标定实验、应力测量实验，标高测量及对中过程中，涉及到水准仪及经纬仪测量实验，用全站测量钢管拱线形实验，扣索及缆风的索力测试。采用神经网络系统来预测和控制标高，直至钢管拱合拢。合拢之后松扣索，封拱脚，再进行钢管混凝土的灌注。用非金属探伤仪对全拱进行混凝土实度的探测。向塔架1内部移动索鞍2，进行横梁及吊杆系统4的安装，桥面系5的安装。此时要进行吊杆力的测试及桥面标高的测试。用扣索6、卷扬机系统、台板8来完成钢管拱3的对中及标高的调整。用多应力集中传感器11、环式传感器12、高低温应变监测规13、双孔传感器14、双梁拉、压、扭传感器16、单向拉压应变传感器19、位移传感器20来测量桥梁建造过程中，成桥检测，旧桥探伤及加固中的应力位移及缺陷情况。还可通过高低温超微应变测量系统、动态应变仪、静态应变仪、计算机系统来进行数据采集、曲线显示、建造过程模拟等；还可进行很多种研究实验以达到对实际情况的模拟及仿真。

Claims (9)

1、拱桥桥梁实验台，其特征在于：它包括台板(8)，台板(8)上设有两个塔架(1)，两塔架(1)的顶端分别设有索鞍(2)，索鞍(2)之间设有绳索(17)，绳索(17)上设有吊钩(23)；两个塔架(1)之间的台板(8)上设有用于安装和试验的可拆卸拱桥桥梁模型。
2、如权利要求1所述的实验台，其特征在于：两塔架(1)的顶端设有三对索鞍(2)，三对索鞍(2)之间均设有绳索(17)。
3、如权利要求1所述的实验台，其特征在于：它还包括用于牵拉绳索(17)的卷扬机系统，卷扬机系统包括卷扬机(7)和用于控制卷扬机(7)的传动控制箱(18)。
4、如权利要求1所述的实验台，其特征在于：塔架(1)顶端固定有用于牵拉拱桥桥梁模型的钢管拱(3)的扣索(6)。
5、如权利要求4所述的实验台，其特征在于：扣索(6)上设有环式传感器(12)，其输出端通过A/D转换器与计算机连接。
6、如权利要求1所述的实验台，其特征在于：塔架(1)上设有单向拉压应变传感器(19)，其输出端通过A/D转换器与计算机连接。
7、如权利要求1所述的实验台，其特征在于：塔架(1)与台板(8)之间通过缆风(21)加固。
8、如权利要求1所述的实验台，其特征在于：塔架(1)的根部与台板(8)之间设有双梁拉压扭传感器(16)，其输出端通过A/D转换器与计算机连接。
9、如权利要求1所述的实验台，其特征在于：试验台上还包括：
用于设置在拱桥桥梁模型的桥面系(5)上的加载系统(22)、
用于设置在拱桥桥梁模型的吊杆(4)顶端的多应力集中传感器(11)、
用于设置在拱桥桥梁模型钢管拱(3)上的高低温应变监测规(13)、
用于设置在钢管拱(3)拱脚处的双孔传感器(14)、
用于设置在塔架(1)与绳索(17)之间的位移传感器(20)；
各传感器的输出端通过A/D转换器与计算机连接。
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