CN205656020U - 一种管桥模型实验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管桥模型实验系统，包括管桥模型，所述管桥模型包括管道和用于支撑所述管道的桥架，所述实验系统还包括：用于给所述管道供水的供水装置，所述供水装置与所述管道连接；所述管道上每隔预定距离设置有第一应变片和第二应变片，所述第一应变片设置在管道的上表面，所述第二应变片与第一应变片对称的设置在管道的下表面。通过供水装置模拟管道供油，通过设置在管道上的多个第一应变片和第二应变片测量管道的应变，有效的模拟了管道在桥梁中的应力分布情况，本实验系统结构简单，使用方便，可反复使用，不仅可用来模拟，还可用来教学。

Description

一种管桥模型实验系统

技术领域

本实用新型涉及工程技术领域，尤其涉及一种管桥模型实验系统。

背景技术

管桥由于承载有管道，而管道中通常运输有易燃易爆物体，如燃气，石油等。各种自然灾害如强风、地震、暴雪等均会对管道尤其是管桥带来损害，而一旦管桥受损，容易造成严重的后果。因而，在管桥的设计之初就需考虑在各种极端的自然环境下，管道的应力情况，避免应力失效。通常采用的做法是通过软件模拟，但是仅通过一种方法进行模拟，无法确定准确性，风险仍然很大。而且软件模拟并不直观，准确性有待提高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种管桥模型实验系统，可模拟管道在桥梁中的应力分布情况，结构简单，使用方便，可反复使用。

本实用新型的技术方案如下：

一种管桥模型实验系统，包括管桥模型，所述管桥模型包括管道和用于支撑所述管道的桥架，所述实验系统还包括：用于给所述管道供水的供水装置，所述供水装置与所述管道连接；所述管道上每隔预定距离设置有第一应变片和第二应变片，所述第一应变片设置在管道的上表面，所述第二应变片与第一应变片对称的设置在管道的下表面。

所述的管桥模型实验系统中，所述实验系统还包括用于采集所述第一应变片和第二应变片的数据的数据采集装置，所述数据采集装置与所述第一应变片和第二应变片电连接。

所述的管桥模型实验系统中，所述桥架的两端分别设置有振动器。

所述的管桥模型实验系统中，所述实验系统还包括用于给所述管桥模型吹风的吹风装置，所述吹风装置的出风口朝向所述管桥模型。

所述的管桥模型实验系统中，所述实验系统还包括位移传感器，所述位移传感器设置在管道的中部。

所述的管桥模型实验系统中，所述供水装置包括水箱、离心水泵、第一节流阀、第二节流阀和体积流量计；所述水箱的水被离心水泵泵送到所述管道的一端，所述离心水泵与所述管道的一端之间依次设置有第一节流阀和体积流量计；水从管道的另一端流回水箱，所述管道的另一端与水箱之间依次设置有压力计和第二节流阀。

所述的管桥模型实验系统中，所述管桥模型为悬索管桥模型。

所述的管桥模型实验系统中，所述管桥模型为斜拉索管桥模型。

所述的管桥模型实验系统中，所述预定距离为1米。

本实用新型提供一种管桥模型实验系统，包括管桥模型，所述管桥模型包括管道和用于支撑所述管道的桥架，所述实验系统还包括：用于给所述管道供水的供水装置，所述供水装置与所述管道连接；所述管道上每隔预定距离设置有第一应变片和第二应变片，所述第一应变片设置在管道的上表面，所述第二应变片与第一应变片对称的设置在管道的下表面。通过供水装置模拟管道供油，通过设置在管道上的多个第一应变片和第二应变片测量管道的应变，有效的模拟了管道在桥梁中的应力分布情况，本实验系统结构简单，使用方便，可反复使用，不仅可用来模拟，还可用来教学。

附图说明

图1为本实用新型提供的管桥模型实验系统的结构框图。

图2为本实用新型提供的管桥模型实验系统的第一实施例中，所述管桥模型的结构图。

图3为本实用新型提供的管桥模型实验系统中，应变片的电路图。

图4为本实用新型提供的管桥模型实验系统中，供水装置的原理图。

图5为本实用新型提供的管桥模型实验系统的第二实施例中，所述管桥模型的结构图。

具体实施方式

本实用新型提供一种管桥模型实验系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参见图1和图2，本实用新型提供的管桥模型实验系统，包括管桥模型10，所述管桥模型10包括管道110、用于支撑所述管道110的桥架120，以及用于给所述管道110供水的供水装置20，所述供水装置20与所述管道110连接；所述管道110上每隔预定距离设置有第一应变片111和第二应变片112，所述第一应变片111设置在管道110的上表面，所述第二应变片112与第一应变片111对称的设置在管道110的下表面。

由此可知，本实用新型提供的管桥模型实验系统，通过供水装置模拟管道供油，通过设置在管道上的多个第一应变片和第二应变片测量管道的应变，有效的模拟了管道在桥梁中的应力分布情况，本实验系统结构简单，使用方便，可反复使用，不仅可用来模拟，还可用来教学。

进一步的，本实用新型提供的管桥模型实验系统，还包括数据采集装置30、工控机40、振动器50、吹风装置60和位移传感器70。

所述数据采集装置30，用于采集所述第一应变片111和第二应变片112的数据，并将数据传输给工控机40。所述数据采集装置30与所述第一应变片111和第二应变片112电连接。所述数据采集装置30优选为TDS-303数据采集仪。该仪器测量范围：±640000 με，测量精度：±0.05%，最高分辨率0.1 με（0.001mV，0.1℃），采样速度为0.06秒/点，将屏蔽线编号后接好，开始测量，数据由软件系统自动记录。

所述桥架120的两端分别设置有振动器50。通过振动器50，可以模拟地震环境下管道的应力情况，进而模拟管桥的抗震能力。

所述吹风装置60，用于给所述管桥模型10吹风。所述吹风装置60的出风口朝向所述管桥模型10。通过设置吹风装置60，有效的模拟了强风下管桥的应力情况，进而模拟管桥的抗风能力。所述吹风装置60包括可移动的底座（图中未示出）和设置在所述底座上的风机（图中未示出），通过移动吹风装置60，可进一步模拟不同方向的风对管桥的影响。

所述位移传感器70，用于检测管道110的位移，所述位移传感器70设置在管道110的中部。这样，在模拟地震和/或强风的条件下，可检测管道110的摆动幅度和位移，便于分析管桥的结构强度和对辅助设施的影响。

所述工控机40，用于对数据采集装置输出的数据进行汇总处理，得出管道应变片对应位置的应力分布图；用于对供水装置20进行控制，控制供水装置20给管道110的供水量；用于对振动器50的振动频率和幅度进行控制；用于调节吹风装置60的风机的转速；用于对位移传感器70输出的数据进行处理，得出管道110的位移。操作人员只需操作工控机40即可完成对管桥的模拟，非常实用和方便。在实际运用中，可以采用本实用新型的实验系统来验证软件模拟的结果，提高了管桥应力分析的准确性。

所述数据采集装置30的输出端连接工控机40的第一输入端a，所述工控机40的第一输出端1连接供水装置20，所述工控机40的第二输出端2连接振动器50，所述工控机40的第三输出端3连接吹风装置60，所述工控机40的第二输入端b连接位移传感器70。

进一步的，所述预定距离为1米。即，管道110每隔1米设置有一对应变片，用来测量管道的应力，当然，预定距离可根据管道的长度或者管桥模型的比例进行设置，本实用新型不作限定。所述管道110优选的，设置有11个第一应变片和11个第二应变片，所述第一应变片和第二应变片均为阻值为120Ω的电阻应变片。

请参阅图3，所述应变片（第一应变片和第二应变片）包括用于检测应变的工作应变计Q1、用于对工作应变计Q1进行温度补偿的补偿应变计Q2、第一电阻R1和第二电阻R2；所述供电端U1的供电正极连接工作应变计Q1的正极和第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端为应变片的第一输出端、连接数据采集装置30的第一输入端和第二电阻R2的一端；所述工作应变计Q1的负极为应变片的第二输出端、连接数据采集装置30的第二输入端和补偿应变计Q2的正极，所述补偿应变计Q2的负极连接供电端U1的供电负极和第二电阻R2的另一端。通过补偿应变计Q2对工作应变计Q1进行温度补偿，提高了应力检测的准确性。

请参阅图4，所述的管桥模型实验系统中，所述供水装置20包括水箱210、离心水泵M、第一节流阀K1、第二节流阀K2和体积流量计V；所述水箱210的水被离心水泵M泵送到所述管道110的一端，所述离心水泵M与所述管道110的一端之间依次设置有第一节流阀K1和体积流量计V；水从管道的另一端流回水箱210，所述管道110的另一端与水箱210之间依次设置有压力计P和第二节流阀K2。所述工控机40具体连接的是离心水泵M，通过控制离心水泵M来控制管道110中水的流量。所述供水装置20的水箱210、离心水泵M和管道110之间通过软水管连接。当然，操作人员也可以通过调节第一节流阀K1和/或第二节流阀K2来控制管道110中水的流量。

图2为本实用新型的第一实施例，本实施例中，所述管桥模型为悬索管桥模型。所述桥架120包括多个吊索121、主索122、斜拉索123和两个索塔124。两个索塔124通过主索122连接，主索122下悬吊有多个吊索121，吊索121悬吊管道110。

图5为本实用新型的第二实施例，本实施例中，所述管桥模型为斜拉索管桥模型。所述桥架120包括多个斜拉索123和一个索塔124。所述索塔124通过多个斜拉索123悬吊管道110。

进一步的，本实用新型提供的管桥模型实验系统还包括光纤传感器，所述光纤传感器设置在所述吊索121、主索122和斜拉索123上，用于检测吊索121、主索122和斜拉索123的应力，这样，桥架120的应力情况也能模拟，便于验证桥架120的结构强度。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种管桥模型实验系统，包括管桥模型，所述管桥模型包括管道和用于支撑所述管道的桥架，其特征在于，所述实验系统还包括：用于给所述管道供水的供水装置，所述供水装置与所述管道连接；所述管道上每隔预定距离设置有第一应变片和第二应变片，所述第一应变片设置在管道的上表面，所述第二应变片与第一应变片对称的设置在管道的下表面。

2.根据权利要求1所述的管桥模型实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括用于采集所述第一应变片和第二应变片的数据的数据采集装置；所述数据采集装置与所述第一应变片和第二应变片电连接。

3.根据权利要求1所述的管桥模型实验系统，其特征在于，所述桥架的两端分别设置有振动器。

4.根据权利要求1所述的管桥模型实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括用于给所述管桥模型吹风的吹风装置；所述吹风装置的出风口朝向所述管桥模型。

5.根据权利要求1所述的管桥模型实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括位移传感器，所述位移传感器设置在管道的中部。

6.根据权利要求1所述的管桥模型实验系统，其特征在于，所述供水装置包括水箱、离心水泵、第一节流阀、第二节流阀和体积流量计；所述水箱的水被离心水泵泵送到所述管道的一端，所述离心水泵与所述管道的一端之间依次设置有第一节流阀和体积流量计；水从管道的另一端流回水箱，所述管道的另一端与水箱之间依次设置有压力计和第二节流阀。

7.根据权利要求1所述的管桥模型实验系统，其特征在于，所述管桥模型为悬索管桥模型。

8.根据权利要求1所述的管桥模型实验系统，其特征在于，所述管桥模型为斜拉索管桥模型。

9.根据权利要求1所述的管桥模型实验系统，其特征在于，所述预定距离为1米。