一种用于浮式桥梁的物理模型实验装置

本技术涉及浮式桥梁节段实验装置，具体涉及一种用于浮式桥梁的物理模型实验装置。

背景技术：

1、随着桥梁技术的发展，深水浮式桥梁开始在其建造成本、环境保护等方面凸显出显著优势，特别是以张力腿浮式平台(tension leg platform，简称为tlp)为基础的大跨浮式桥梁也拥有了愈来愈高的应用前景。对比于常规固定式桥梁基础，张力腿深水浮式基础同时具有适用大水深、造价低、施工难度小等优点，并随着现代桥梁理论的发展，逐渐开始应用于世界各地深水浮式基础依靠浮式平台中的浮箱提供的浮力承载上部结构自重和活载，其所使用的张力腿浮式基础同样具有广阔的发展空间。

2、但在张力腿平台基础的应用中，横摇、纵摇运动明显，对于大跨度的海洋浮式桥梁，由于海洋环境复杂多变，不可避免地会受到各种恶劣的环境荷载作用，测量真实条件下以张力腿浮式平台为基础的浮式桥梁结构响应的要求被进一步提出；但以张力腿浮式平台为基础的浮式桥梁作为一种新式跨海工程结构，仍有很多结构特性和特点未完全探明，如何在实验中提供合适的约束以限制主梁的多维运动使其更趋近于实际工程情况，波浪荷载如何影响张力腿浮式桥梁基础宏观性能，以及如何在实际工程中使其正常应用并解决多种环境荷载联合作用下使得张力腿浮式平台基础会发生不同形式的较大响应甚至失稳等现象仍是一个亟待解决的重要工程问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种用于浮式桥梁的物理模型实验装置，解决了现有技术中无法模拟张力腿式的浮式桥梁节段在多种环境荷载下响应的问题。

2、为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

3、提供一种用于浮式桥梁的物理模型实验装置，其包括盛放有实验用水的透明水槽，透明水槽底部的两端分别设置有支撑腿，透明水槽的两端分别设置有用以设置合适工况的造波组件和消波组件，透明水槽上滑动设置有方形安装架，方形安装架上通过弹性刚度模拟系统设置有浮式桥梁节段，且浮式桥梁节段延伸至透明水槽内的实验用水内，方形安装架上设置有用以监测浮式桥梁节段的监测组件。

4、本实用新型将浮式桥梁节段通过弹性刚度模拟系统安装于方形安装架上，方形安装架滑动设置在透明水槽上，且浮式桥梁节段伸入透明水槽内的实验用水内，并通过造波组件和消波组件设置实验工况，从而模拟浮式桥梁节段在不同波浪条件下的实际情况，使结果更趋于现实情况，探究张力腿式的浮式桥梁节段在多种环境荷载下的响应特性。

5、进一步地，方形安装架包括顶杆和底杆，顶杆和底杆之间通过两根竖杆相连；两根支撑腿之间设置有第一滑轨，底杆的下表面设置有第一滑块，第一滑块滑动设置于第一滑轨上，透明水槽底部靠近两根竖杆的两侧分别设置有第二滑轨，两根竖杆上设置有与第二滑轨相契合的第二滑块，第二滑块滑动设置于第二滑轨上。

6、进一步地，弹性刚度模拟系统包括转动设置于顶杆上的连接板，连接板通过第一弹性件设置有安装块；安装块两相对的侧壁上分别设置有第一弹性组件和第二弹性组件。

7、进一步地，第一弹性组件包括安装于安装块上一相对两侧的第二弹性件，第二弹性件的末端可活动固定于透明水槽内壁上。

8、进一步地，第二弹性组件包括安装于安装块上另一相对两侧的第三弹性件，第三弹性件的末端设置有挡板；挡板的顶部设置有转轴，转轴的两端通过锁紧机构安装于透明水槽两侧预设的第三滑轨上。

9、进一步地，锁紧机构包括设置于转轴两端端部的两个卡箍，且位于卡箍内转轴上设置有凸起；第三滑轨位于两个卡箍之间的间隙内。

10、进一步地，浮式桥梁节段包括安装于安装块下方的梁体，梁体下方设置有平台，平台的周向上均匀设置有若干个张力腿。

11、进一步地，监测组件包括四组深感摄像头和激光器，四组深感摄像头和激光器分别设置于顶杆、底杆和两根竖杆上，四组深感摄像头和激光器均与外部终端相连。

12、本实用新型公开了一种用于浮式桥梁的物理模型实验装置，其有益效果为：

13、1、本实用新型将浮式桥梁节段通过弹性刚度模拟系统安装于方形安装架上，方形安装架滑动设置在透明水槽上，且浮式桥梁节段伸入透明水槽内的实验用水内，并通过造波组件和消波组件设置实验工况，从而模拟浮式桥梁节段在不同波浪条件下的实际情况，使结果更趋于现实情况，探究张力腿式的浮式桥梁节段在多种环境荷载下的响应特性。

14、2、本实用新型弹性刚度模拟系统由多个可变刚度的弹性件构成，从而模拟全桥模型下的六个自由度上相同刚度的对应节段浮式桥梁的刚度。

技术特征：

1.一种用于浮式桥梁的物理模型实验装置，其特征在于：包括盛放有实验用水的透明水槽(1)；

2.根据权利要求1所述的用于浮式桥梁的物理模型实验装置，其特征在于：所述方形安装架(4)包括顶杆(41)和底杆(42)，所述顶杆(41)和底杆(42)之间通过两根竖杆(43)相连；

3.根据权利要求2所述的用于浮式桥梁的物理模型实验装置，其特征在于：所述弹性刚度模拟系统(6)包括转动设置于顶杆(41)上的连接板(61)，所述连接板(61)通过第一弹性件(62)设置有安装块(63)；

4.根据权利要求3所述的用于浮式桥梁的物理模型实验装置，其特征在于：所述第一弹性组件(64)包括安装于安装块(63)上一相对两侧的第二弹性件(66)，所述第二弹性件(66)的末端可活动固定于透明水槽(1)内壁上。

5.根据权利要求4所述的用于浮式桥梁的物理模型实验装置，其特征在于：所述第二弹性组件(65)包括安装于安装块(63)上另一相对两侧的第三弹性件(67)，所述第三弹性件(67)的末端设置有挡板(68)；

6.根据权利要求5所述的用于浮式桥梁的物理模型实验装置，其特征在于：所述锁紧机构(69)包括设置于所述转轴(681)两端端部的两个卡箍(691)，且位于所述卡箍(691)内所述转轴(681)上设置有凸起；所述第三滑轨(14)位于两个所述卡箍(691)之间的间隙内。

7.根据权利要求3所述的用于浮式桥梁的物理模型实验装置，其特征在于：所述浮式桥梁节段(5)包括安装于安装块(63)下方的梁体(51)，所述梁体(51)下方设置有平台(52)，所述平台(52)的周向上均匀设置有若干个张力腿(53)。

8.根据权利要求2所述的用于浮式桥梁的物理模型实验装置，其特征在于：所述监测组件(7)包括四组深感摄像头和激光器；四组所述深感摄像头和激光器分别设置于顶杆(41)、底杆(42)和两根竖杆(43)上；所述四组深感摄像头和激光器均与外部终端相连。

技术总结
本技术公开了一种用于浮式桥梁的物理模型实验装置，其包括透明水槽，透明水槽底部的两端分别设置有支撑腿，透明水槽的两端分别设置有用以设置合适工况的造波组件和消波组件，透明水槽上滑动设置有方形安装架，方形安装架上通过弹性刚度模拟系统设置有浮式桥梁节段，且浮式桥梁节段延伸至透明水槽内的实验用水内，方形安装架上设置有用以监测浮式桥梁节段的监测组件；本技术将浮式桥梁节段滑动设置在透明水槽上，且浮式桥梁节段伸入透明水槽内的实验用水内，通过造波组件和消波组件设置实验工况，从而模拟浮式桥梁节段在不同波浪条件下的实际情况，使结果更趋于现实情况，探究张力腿式的浮式桥梁节段在多种环境荷载下的响应特性。

技术研发人员：魏凯,白芷毓,胡振晨,童可
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：20240229
技术公布日：2024/9/23