一種測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法
【專利摘要】本發明提供一種測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法，包括以下步驟：在風洞中將主梁節段模型水平放置，在其下面安裝2根豎向連桿，使每根連桿上端與節段模型底面固端連接，下端各與一個測力天平連接；在風雨共同作用下測出兩個天平的水平力和豎直力，它們的水平力之和、豎直力之和、背風側與迎風側天平的豎直力之差與兩連桿間距的乘積，除以節段模型長度就分別獲得了阻力 D 、升力 L 和升力矩 M 。通過該方法可以實現在節段模型風洞試驗中測試風雨聯合作用下的主梁靜力三分量。
【專利說明】一種測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于橋梁抗風設計和研宄領域，具體涉及一種測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法。
【背景技術】
[0002]隨著設計理論和施工技術的不斷進步，橋梁結構呈現出大跨化和輕柔化的發展趨勢，結構剛度和阻尼不斷降低，這使得大跨橋梁結構對風的敏感性更加突出。風對橋梁的作用包括靜力作用和動力作用，風致靜力作用又包括靜風荷載作用與風致靜力失穩，與動力失穩相比，靜力失穩發生前沒有任何先兆，突發性強，破壞性更大。因此，風致靜力作用具有重要的研宄價值。
[0003]傳統的橋梁結構靜力作用的研宄都是基于均勻來流風場，然而，對于建設在臺風頻繁侵襲區域的大跨度橋梁結構來說，強風常常伴隨著降雨，特別對于臺風天氣，強風與暴雨耦合更是其主要特征。大跨橋梁結構處于風雨聯合作用時，單一考慮風場進行風致作用分析得出的結論與實際有一定的偏差，其原因在于雨場的存在以及雨場和風場的相互耦合作用。因此，在進行橋梁風致靜力作用分析時考慮降雨的影響更符合客觀實際。
[0004]在風雨聯合作用下，橋梁的主梁斷面受到的單位長度的靜力荷載有三個分量:阻力D、升力L和升力矩M (如圖1所示)。為測出這三個分量，需在風洞中利用節段模型進行測力試驗。在傳統的僅考慮風作用的測力試驗中，一般將主梁的節段模型豎直立于測力天平之上。這種方法不能適用于風雨聯合作用下的測力試驗，因為在該方法中雨的方向與橋面是平行的，與實際情況(雨與橋面垂直)不符。
[0005]因此，需要一種測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法以解決上述問題。
【發明內容】
[0006]發明目的:本發明針對現有技術中沒有大跨度平行雙幅橋梁的缺陷，提供一種測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法。
[0007]技術方案:為解決上述技術問題，本發明的測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法采用如下技術方案:
一種測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法，包括以下步驟:
1)、在風洞中將主梁節段模型水平放置，在所述主梁節段模型的下方豎直設置第一連桿和第二連桿，所述第一連桿和第二連桿的上端均與所述主梁節段模型的底面固端連接，所述第一連桿和第二連桿的下端分別連接第一測力天平和第二測力天平，令第一測力天平和第二測力天平的數據歸零，其中，第一測力天平為背風側測力天平，第二測力天平為迎風側測力天平；
2)、開啟風機和降雨設備，使風雨共同作用于所述主梁節段模型，測出背風側測力天平的水平力Λ和豎直力I測出迎風側測力天平的水平力乃和豎直力φ 3)、設主梁節段模型長度為A主梁受到的風雨共同作用下的靜力三分量通過下式計算得到:
時神/ s L=(Ql+Q^) / s M=(Q1-Q2) a/ s
其中，AZ和別為主梁受到的阻力、升力和升力矩，Λ和M分別為背風側測力天平的水平力和豎直力，6和兌分別為迎風側測力天平的水平力和豎直力，a為第一連桿和第二連桿的間距。
[0008]更進一步的，所述第一連桿和第二連桿分別位于所述主梁節段模型的中間兩側。
[0009]更進一步的，所述第一連桿和第二連桿與所述主梁節段模型中間的距離相等。
[0010]有益效果:本發明的測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法簡單易行，可以方便實現在節段模型風洞試驗中測試風雨聯合作用下的主梁靜力三分量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為橋梁主梁斷面的靜力三分量；
圖2為試驗裝置的布置示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
實施例
[0013]一種測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法，包括以下步驟:
1)、在風洞中將主梁節段模型水平放置，在主梁節段模型的下方豎直設置第一連桿和第二連桿，第一連桿和第二連桿的上端均與主梁節段模型的底面固端連接，第一連桿和第二連桿的下端分別連接第一測力天平和第二測力天平，令第一測力天平和第二測力天平的數據歸零，其中，第一測力天平為背風側測力天平，第二測力天平為迎風側測力天平。第一連桿和第二連桿分別位于主梁節段模型的中間兩側。第一連桿和第二連桿與主梁節段模型中間的距離相等。
[0014]2)、開啟風機和降雨設備，使風雨共同作用于主梁節段模型，測出背風側測力天平的水平力Λ和豎直力I測出迎風側測力天平的水平力乃和豎直力φ
3)、設主梁節段模型長度為A主梁受到的風雨共同作用下的靜力三分量通過下式計算得到:
時神/ s L=(Ql+Q^) / s M=(Q1-Q2) a/ s
其中，AZ和別為主梁受到的阻力、升力和升力矩，Λ和M分別為背風側測力天平的水平力和豎直力，6和兌分別為迎風側測力天平的水平力和豎直力，a為第一連桿和第二連桿的間距。
[0015]本發明的測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法簡單易行，可以方便實現在節段模型風洞試驗中測試風雨聯合作用下的主梁靜力三分量。
【權利要求】
1.一種測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法，其特征在于，包括以下步驟: 0、在風洞中將主梁節段模型水平放置，在所述主梁節段模型的下方豎直設置第一連桿和第二連桿，所述第一連桿和第二連桿的上端均與所述主梁節段模型的底面固端連接，所述第一連桿和第二連桿的下端分別連接第一測力天平和第二測力天平，令第一測力天平和第二測力天平的數據歸零，其中，第一測力天平為背風側測力天平，第二測力天平為迎風側測力天平； 開啟風機和降雨設備，使風雨共同作用于所述主梁節段模型，測出背風側測力天平的水平力乃和豎直力4，測出迎風側測力天平的水平力乃和豎直力兌； 設主梁節段模型長度為5，主梁受到的風雨共同作用下的靜力三分量通過下式計算得到: 時神/ 8 1=^0^0^)/8 其中，從2和別為主梁受到的阻力、升力和升力矩，0和0分別為背風側測力天平的水平力和豎直力，6和兌分別為迎風側測力天平的水平力和豎直力，^為第一連桿和第二連桿的間距。
2.如權利要求1所述的測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法，其特征在于，所述第一連桿和第二連桿分別位于所述主梁節段模型的中間兩側。
3.如權利要求2所述的測試風雨聯合作用下橋梁主梁靜力三分量的方法，其特征在于，所述第一連桿和第二連桿與所述主梁節段模型中間的距離相等。
【文檔編號】G01L5/16GK104502052SQ201410717021
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月2日 優先權日:2014年12月2日
【發明者】張文明 申請人:東南大學