CN207675405U - 一种泥石流冲击桥墩的试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种泥石流冲击桥墩结构的模拟试验装置，以准确测试泥石流冲击桥墩结构的动力响应。它包括：水槽系统，由顺序设置的储料仓、斜槽、水平槽和废料池组成，储料仓的输送管上安装有阀门；桥墩模型，安装于水平槽内，其迎流面上设置压力传感器，墩底设置多分力传感器，墩顶设置加速度传感器；测试系统，包括数据采集仪和多个设置于不同方位用于观察桥墩模型的摄像头，数据采集仪采集压力传感器、多分力传感器和加速度传感器的数据并传输至电脑。
Description
技术领域
本实用新型涉及土木工程，特别涉及一种泥石流冲击桥墩的试验装置。
背景技术
泥石流是发生在山区的常见地质灾害，它具有突发性、能量大、来势凶猛、历时短、复发频繁、危害大，对环境破坏严重等特点。我国是发生泥石流灾害最严重的国家之一。这些灾害对公路、铁路交通造成了极大破坏，桥梁也受到不同程度的损伤。泥石流直接冲毁桥墩是泥石流破坏桥梁常见的形式之一，因此需要在实验室研究泥石流冲击桥墩的动力响，以便采取相应的保护措施。
虽然已有很多研究机构在实验室开展了泥石流冲击的试验，但是这些试验更多地是针对泥石流本身的物理特性和动力特性，还没有直接针对泥石流冲击桥墩结构的试验。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种泥石流冲击桥墩结构的模拟试验装置，以准确测试泥石流冲击桥墩结构的动力响应。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本实用新型的一种泥石流冲击桥墩的试验装置，其特征是它包括：水槽系统，由顺序设置的储料仓、斜槽、水平槽和废料池组成，储料仓的输送管上安装有阀门；桥墩模型，安装于水平槽内，其迎流面上设置压力传感器，墩底设置多分力传感器，墩顶设置加速度传感器；测试系统，包括数据采集仪和多个设置于不同方位用于观察桥墩模型的摄像头，数据采集仪采集压力传感器、多分力传感器和加速度传感器的数据并传输至电脑。
实用新型的有益效果是，桥墩模型结构简单适用，便于安装传感器及引线，墩底多分力传感器可以直接监测X、Y、Z方向力及力矩，从而可以准确计算冲击压力合力作用点，再根据迎流面压力传感器读数，就可以进一步推算流体压强在墩身表面的分布情况，从而准确测试泥石流冲击桥墩结构的动力响应；水、细砂、颗粒按比例直接放在储料仓中进行搅拌均匀，斜槽通过升降杆可以方便地调节倾斜度，以得到不同的流速，实验操作简单。
附图说明
本说明书包括如下九幅附图：
图1是本实用新型一种泥石流冲击桥墩的试验装置总体示意图；
图2是本实用新型一种泥石流冲击桥墩的试验装置中桥墩模型构造示意图；
图3是本实用新型一种泥石流冲击桥墩的试验装置桥墩模型中墩身的构造示意图；
图4是本实用新型一种泥石流冲击桥墩的试验装置桥墩模型中墩身俯视图；
图5是本实用新型一种泥石流冲击桥墩的试验装置桥墩模型中桥墩盖帽的构造示意图；
图6是本实用新型一种泥石流冲击桥墩的试验装置桥墩模型中桥墩盖帽的俯视图；
图7是本实用新型一种泥石流冲击桥墩的试验装置桥墩模型中桥墩底座的构造示意图；
图8是本实用新型一种泥石流冲击桥墩的试验装置桥墩模型中桥墩底座的俯视图；
图9是本实用新型一种泥石流冲击桥墩的试验装置桥墩模型上传感器的布置方式示意图。
图中示出构件和对应的标记：支撑桁架10，储料仓11，阀门12，斜槽13，水平槽14，废料池15，升降杆16，第一高速摄像机21，第二高速摄像机22，第三高速摄像机23，数据采集仪24，电脑25，迎流面墩身30，安装孔301，背流面墩身31、桥墩盖帽32，套筒321，环形隔板322，桥墩底座33，外套筒331、底板332、配重34，多分力传感器41，压力传感器42，加速度传感器43。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
参照图1，本实用新型的一种泥石流冲击桥墩的试验装置包括：水槽系统，由顺序设置的储料仓11、斜槽13、水平槽14和废料池15组成，储料仓11的输送管上安装有阀门12；桥墩模型，安装于水平槽14内，其迎流面上设置压力传感器42，墩底设置多分力传感器41，墩顶设置加速度传感器43；测试系统，包括数据采集仪24和多个设置于不同方位用于观察桥墩模型的高速摄像机，数据采集仪24采集压力传感器42、多分力传感器41和加速度传感器43的数据并传输至电脑25。
参照图1，所述储料仓11固定安装于支撑桁架10上，斜槽13前端下方设置用于调节其倾斜度的升降杆16。水、细砂、颗粒按比例直接放在储料仓11中进行搅拌均匀，斜槽13通过升降杆16可以方便地调节倾斜度，以得到不同的流速，实验操作简单。
参照图2，所述桥墩模型由墩身、桥墩盖帽32和桥墩底座33构成，桥墩盖帽32可拆卸安装于墩身顶部，桥墩盖帽32内设置配重34，桥墩底座33可拆卸安装于墩身底部。该桥墩模型结构简单适用，便于安装传感器及引线，墩底多分力传感器41可以直接监测X、Y、Z方向力及力矩，从而可以准确计算冲击压力合力作用点，再根据迎流面压力传感器42读数，就可以进一步推算流体压强在墩身表面的分布情况，从而准确测试泥石流冲击桥墩结构的动力响应。
参照图2，所述桥墩模型由钢结构加工而成，根据实验水槽宽度与实际桥墩尺寸按比例缩尺制作。参照图2、图3和图4，所述墩身的横截面为圆环形，由横截面为半圆环形的迎流面墩身30、背流面墩身31对合而成，其迎流面墩身30上竖向开设用于安装压力传感器42的安装301。参照图5和图6，所述桥墩盖帽32由套筒321和固定于其内的环形隔板322构成，环形隔板322以上的内腔中设置配重34和加速度传感器43，环形隔板322以下的内腔为墩身顶部的插接部。参照图7和图8，所述桥墩底座33由外套筒331和固定在其底端的底板332构成，外套筒331内腔为墩身底部的插接部，底板332上间隔开设有用于安装多分力传感器41的通孔。参照图9，所述水平槽14的底壁上开设有供墩身穿入的通孔，桥墩底座33和多分力传感器41由水平槽14底壁以下的平台支撑。
参照图1，高速摄像系统通常由第一高速摄像机21，第二高速摄像机22、第三高速摄像机23和图像储存装置组成，分别监测和记录水平槽中段，桥墩模型迎流面及桥墩模型背流面的泥石流冲击情况。
本实用新型可以准确地采集桥墩所受的冲击力和力矩以及作用在迎流面的流体压强，为进一步研究泥石流冲击不同截面形式桥墩的动力响应奠定了试验基础。
以上所述只是用图解说明本实用新型一种泥石流冲击桥墩的试验装置的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。
Claims (7)
1.一种泥石流冲击桥墩的试验装置，其特征是它包括：水槽系统，由顺序设置的储料仓(11)、斜槽(13)、水平槽(14)和废料池(15)组成，储料仓(11)的输送管上安装有阀门(12)；桥墩模型，安装于水平槽(14)内，其迎流面上设置压力传感器(42)，墩底设置多分力传感器(41)，墩顶设置加速度传感器(43)；测试系统，包括数据采集仪(24)和多个设置于不同方位用于观察桥墩模型的高速摄像机，数据采集仪(24)采集压力传感器(42)、多分力传感器(41)和加速度传感器(43)的数据并传输至电脑(25)。
2.如权利要求1所述的一种泥石流冲击桥墩的试验装置，其特征是：所述储料仓(11)固定安装于支撑桁架(10)上，斜槽(13)前端下方设置用于调节其倾斜度的升降杆(16)。
3.如权利要求1所述的一种泥石流冲击桥墩的试验装置，其特征是：所述桥墩模型由墩身、桥墩盖帽(32)和桥墩底座(33)构成，桥墩盖帽(32)可拆卸安装于墩身顶部，桥墩盖帽(32)内设置配重(34)，桥墩底座(33)可拆卸安装于墩身底部。
4.如权利要求3所述的一种泥石流冲击桥墩的试验装置，其特征是：所述墩身的横截面为圆环形，由横截面为半圆环形的迎流面墩身(30)、背流面墩身(31)对合而成，其迎流面墩身(30)上竖向开设用于安装压力传感器(42)的安装孔(301)。
5.如权利要求4所述的一种泥石流冲击桥墩的试验装置，其特征是：所述桥墩盖帽(32)由套筒(321)和固定于其内的环形隔板(322)构成，环形隔板(322)以上的内腔中设置配重(34)和加速度传感器(43)，环形隔板(322)以下的内腔为墩身顶部的插接部。
6.如权利要求4所述的一种泥石流冲击桥墩的试验装置，其特征是：所述桥墩底座(33)由外套筒(331)和固定在其底端的底板(332)构成，外套筒(331)内腔为墩身底部的插接部，底板(332)上间隔开设有用于安装多分力传感器(41)的通孔。
7.如权利要求4所述的一种泥石流冲击桥墩的试验装置，其特征是：所述水平槽(14)的底壁上开设有供墩身穿入的通孔，桥墩底座(33)和多分力传感器(41)由水平槽(14)底壁以下的平台支撑。
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