CN202599592U - 风夹雨结构表面作用力实测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于土木工程技术领域，具体涉及一种主要用于所有建、构筑物或大跨桥梁、海洋平台等结构风载特性研究的风夹雨结构表面作用力实测装置。本实用新型包括并列安装于桥梁或建筑物或构筑物结构表面上的风压监测箱和风夹雨作用力监测箱，风压监测箱和风夹雨作用力监测箱的上表面面积和箱体高度相同；所述风压监测箱的上表面均匀对称设置有若干风压测孔，风压测孔之下的箱体内安装有风压实测装置并与风压测孔连接；所述风夹雨作用力监测箱的上表面中心设置有一活动面板，活动面板之下连接有弹簧，弹簧下连接有力传感器。本实用新型结构简单、成本低、易于控制且精度高。

Description

风夹雨结构表面作用力实测装置

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，具体涉及一种主要用于所有建、构筑物或大跨桥梁、海洋平台等结构风载特性研究的风夹雨结构表面作用力实测装置。

背景技术

风夹雨结构表面作用力实测装置是一类利用风压传感器与力传感器实测风夹雨恶劣风场环境下雨滴对结构表面作用力的影响规律的装置。为精确掌握台风对结构（桥梁、建筑物及构筑物）的作用，首先需要掌握台风风场中雨水对结构作用力的影响程度，雨滴对结构作用力的影响表现在两个方面：一方面风夹雨中雨滴直接对结构的冲击力，其次是雨滴附着在结构表面，改变了结构表面的流场性质从而影响风对结构的作用力。因为缺乏有效监测风夹雨风场环境下雨滴对结构受力影响的实测装置，国内对工程结构（桥梁、建筑物及构筑物）风夹雨研究起步较晚，但研究方向很有前瞻性，为了精确掌握风夹雨对结构受力的影响规律，开发一套结构简单、成本低、使用前景广泛、易于控制且精度高的风夹雨结构表面作用力实测装置，具有重要而现实的意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于暴风疾雨恶劣风场环境的风夹雨结构表面作用力实测装置，它利用风压传感器确定流场特定稳定域的风压，再基于力传感器精确捕获同一风场环境下特定域范围的风夹雨作用力，两者的实测结果差值就获得雨滴对结构作用力的影响规律，从而实现本实用新型结构简单、成本低、易于控制且精度高的特点。

本实用新型的目的是通过如下的技术方案来实现的：该风夹雨结构表面作用力实测装置，它包括并列安装于桥梁或建筑物或构筑物结构表面上的风压监测箱和风夹雨作用力监测箱，风压监测箱和风夹雨作用力监测箱的上表面面积和箱体高度相同；所述风压监测箱的上表面均匀对称设置有若干风压测孔，风压测孔之下的箱体内安装有风压实测装置并与风压测孔连接；所述风夹雨作用力监测箱的上表面中心设置有一活动面板，活动面板之下连接有弹簧，弹簧下连接有力传感器，活动面板在未受风压作用时，与风夹雨作用力监测箱的上表面处于同一平面；所述风压实测装置和力传感器进行实时同步监测。

更进一步，所述风夹雨作用力监测箱上表面中心活动面板的面积与风压监测箱上表面中心均匀设有的9个风压测孔所形成的方形的面积相同。

所述风压监测箱和风夹雨作用力监测箱采用钢化玻璃板制成。

为了强化风压监测箱和风夹雨监测箱的结构，在风压监测箱和风夹雨监测箱内设有肋板，所述风压实测装置、活动面板、弹簧、力传感器均安装于肋板上。

本实用新型的工作原理是：风压监测箱安装于工程结构（桥梁、建筑物及构筑物）上，其上表面测孔下的风压实测装置监测架构表面的风压；将同样尺寸的风夹雨结构表面作用力监测箱放置于同风场，其上表面中心的活动面板感应风夹雨作用，并将作用力传递给弹簧通过与其连接的力传感器实时监测并记录，将所得数据减去同步监测的风压数据，即获取风场中雨滴对结构表面风载特性的影响规律。实际投入使用时，也可根据具体需要选用风压监测箱与结构表面作用力监测箱材料，并根据风压监测箱中间9个测点间距选定活动面板的尺寸，使活动面板的面积与9个风压测孔所形成的方形的面积相同。

本实用新型是一种适用于暴风疾雨的风夹雨结构表面作用力监测装置，它与现有测定结构表面风载特性的装置相比，具有如下优点：

（1）本实用新型从整体上说，弹簧将活动面板与力传感器有效连接，可以实现活动面板范围所受作用力通过力传感器有效监测并记录，并将结果与同风场及同面积域的风压数据对比，获取风夹雨风场中雨滴对结构风载特性的影响规律，结构简单，所占空间也不大，成本低，工作原理清晰，实测效果好。

（2）本实用新型所采用的风压实测装置（见另一专利“通用风压实测装置”，201120446680.1），利用了S型管内自动保有足够设计水量的特点，无论工程结构测点在实测风场中是受压力还是吸力，通过S型管内积水自重，简易且方便地解决了疾风暴雨恶劣环境有效实测风压的难题，在工程应用上易于实现下雨环境全自动控制其特性，最终使结构测压达到最优效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例的风压监测箱的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的风夹雨作用力监测箱的结构示意图。

图3是图1中各测孔下的风压实测装置的结构示意图。

图4是图2中活动面板、弹簧、力传感器在箱体内的侧面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。

参见图1和图2，本实施例包括图1所示的风压监测箱1和图2所示的风夹雨作用力监测箱2，风压监测箱1和风夹雨作用力监测箱2的上表面均为正方形且面积相等，其高度也相等。风压监测箱1和风夹雨作用力监测箱2通过其底部四个角的螺栓并列安装固定于所需监测结构的表面且处于相同高度。从图1可见，风压监测箱1的上表面均匀对称开孔布置有风压测孔3，风压测孔3下连接风压实测装置用以实测结构表面的风压，风压实测装置的结构如图3所示，该风压实测装置详见另一专利“通用风压实测装置”，专利号为201120446680.1。风压监测箱1利用表面测点连接的风压实测装置监测风压监测箱表面的风压大小及随时程变化的规律，箱体四周密封，有效隔开室外风雨从而对箱内测压系统进行保护。风压实测装置安装于风压监测箱1内的肋板上，肋板用于加强风压监测箱1的结构坚固性。

参见图3，风压实测装置利用钢化玻璃进气管确保实测装置与结构外表面平齐，通过钢质三通将测孔进来的气流与水流有效分离，风压实测装置有两个不同半径的弯头，当为下雨实测环境时，弯头内积水可以阻隔外界保证压力传感器监测到入口风压，在晴天监测日常季风时，则可以利用直全钳夹住软管即可。它利用3分通道分离风流与水流，并基于S型管积蓄的水体重量确保风压传感器可以有效及精确检测实测风场风压。

参见图2，风夹雨作用力监测箱2的上表面中心设置有活动面板4。参见图4，活动面板4之下连接有弹簧5，弹簧5下连接有力传感器6；活动面板4的厚度是d，当箱体上表面未受到风夹雨影响时，活动面板4与风夹雨作用力监测箱2的上表面平齐。为了加强箱体的强度，在箱体内设有肋板，活动面板4的左右位置通过肋板支撑制约，弹簧5及力传感器6通过肋板支撑及固定。活动面板4在风夹雨风场中受到作用力时伸缩带动弹簧5将力通过力传感器6实测并实时记录，有效监测该活动面板4范围的作用力。通过对比风压监测箱1和风夹雨作用力监测箱2两者在同一风场中实测数据结果，可以有效监测雨滴对工程结构（桥梁、建筑物及构筑物）表面作用力的影响规律。

参见图1和图2，风夹雨作用力监测箱2中心的活动面板4的尺寸根据风压监测箱1上表面中心的9个测孔的间距来确定，活动面板4的形状与9个测孔所形成的方形均为正方形，其面积相等。同时，风压监测箱1重点监测其面板稳定气流中心区域（即9个测孔所形成的正方形，图1所示面板中心虚线部位）测点风压，因为边上测点会因为箱体与结构面的高差导致流体分离形成部分不稳定，这样有利于对比风夹雨结构表面作用力的结果。

本实施例中，风压监测箱1和风夹雨作用力监测箱2均采用钢化玻璃板制成。

Claims (4)

1.一种风夹雨结构表面作用力实测装置，其特征在于：它包括并列安装于桥梁或建筑物或构筑物结构表面上的风压监测箱和风夹雨作用力监测箱，风压监测箱和风夹雨作用力监测箱的上表面面积和箱体高度相同；所述风压监测箱的上表面均匀对称设置有若干风压测孔，风压测孔之下的箱体内安装有风压实测装置并与风压测孔连接；所述风夹雨作用力监测箱的上表面中心设置有一活动面板，活动面板之下连接有弹簧，弹簧下连接有力传感器，活动面板在未受风压作用时，与风夹雨作用力监测箱的上表面处于同一平面；所述风压实测装置和力传感器进行实时同步监测。

2.根据权利要求1所述的风夹雨结构表面作用力实测装置，其特征在于：所述风夹雨作用力监测箱上表面中心活动面板的面积与风压监测箱上表面中心均匀设有的9个风压测孔所形成的方形的面积相同。

3.根据权利要求1或2所述的风夹雨结构表面作用力实测装置，其特征在于：所述风压监测箱和风夹雨作用力监测箱采用钢化玻璃板制成。

4.根据权利要求3所述的风夹雨结构表面作用力实测装置，其特征在于：所述风压监测箱和风夹雨监测箱内设有肋板，所述风压实测装置、活动面板、弹簧、力传感器均安装于肋板上。

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