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CN102539094B - 一种能够改变使用功能的桥梁试验支座 - Google Patents

一种能够改变使用功能的桥梁试验支座 Download PDF

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CN102539094B CN201210006433.9A CN201210006433A CN102539094B CN 102539094 B CN102539094 B CN 102539094B CN 201210006433 A CN201210006433 A CN 201210006433A CN 102539094 B CN102539094 B CN 102539094B
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刘保东
王元丰
韩冰
李鹏飞
杨明哲
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Abstract

本发明属于桥梁试验设备领域，特别涉及一种能够改变使用功能的桥梁试验支座。包括墩帽和支座，墩帽通过螺栓与桥墩固定连接，支座通过螺栓与墩帽固定连接；支座分为上底板和下底板两部分，且分别设置耳板和肋板；支座通过耳板上螺孔的形状以及螺栓的使用分为固定铰支座、活动铰支座和刚性支座三种形式；墩帽分为可单独或组合使用的两端墩帽和中间墩帽，通过与分片式桥墩配合以改变墩的刚度。为了改善桥梁试验支座结构功能的单一性，做到一墩多用，提高试验效率，通过螺栓改变支座本身的构造，以此来达到改变桥梁结构整体受力的功能，可快速有效的实现由连续梁到连续刚构桥或连续刚构桥到连续梁桥的改变。

Description

一种能够改变使用功能的桥梁试验支座
技术领域
本发明属于桥梁试验设备领域，特别涉及一种能够改变使用功能的桥梁试验支座。
背景技术
目前用于桥梁试验的支座基本上是单一的固定铰支座或者活动铰支座，功能单一。在进行桥梁试验时，如需改变桥梁结构的受力体系，比如连续梁桥变连续刚构桥时，往往需要更换桥梁支座或重新浇筑桥墩，这不仅需要耗费大量时间，也增加了试验费用。现有的桥梁试验支座不能通过自身功能的变化来改变桥梁结构的整体受力体系。并且，现有试验梁的桥墩也是单一固定刚度的，不能进行墩梁刚度比变化的相关对比试验。
发明内容
为了改善桥梁试验支座结构功能的单一性，做到一墩多用，提高试验效率，本装置提供了一种能够改变使用功能的桥梁试验支座，通过螺栓改变支座本身的构造，以此来达到改变桥梁结构整体受力的功能，可快速有效的实现由连续梁到连续刚构桥或连续刚构桥到连续梁桥的改变，且配合分片式桥墩可以改变墩的刚度。
本发明采用的技术方案为：
该试验支座包括墩帽和支座，墩帽通过螺栓与桥墩固定连接，支座通过螺栓与墩帽固定连接。
支座分为上底板和下底板两部分，上底板下表面的两端设置两条相互平行的上耳板，下底板上表面的两端各设置两条相互平行的下耳板，左右两侧两条下耳板分别与左右两侧位置相对的一条上耳板配合。
所述支座分为固定铰支座、活动铰支座和刚性支座三种形式：
支座的上耳板与下耳板上分别设置3个位置相对的螺孔；上底板与下底板之间通过上下耳板中间的螺孔进行螺栓连接，构成固定铰支座；
支座的上耳板与下耳板上分别设置1个位于中间的长圆形孔以及2个位于长圆形孔两侧的螺孔；上底板与下底板之间通过上下耳板中间的长圆形孔进行螺栓连接，构成活动铰支座；
固定铰支座的上底板与下底板之间通过上下耳板3个螺孔进行螺栓连接，或者活动铰支座的上底板与下底板之间通过上下耳板的长圆形孔及两端螺孔进行螺栓连接，构成刚性支座。
所述墩帽分为两端墩帽和中间墩帽；铰支座与两端墩帽连接、或与中间墩帽连接、或与两端墩帽及中间墩帽同时连接，配合分片式桥墩，实现桥墩刚度变化。
本发明的有益效果为：
本发明装置简单，便于操作；功能多元，通过改变墩帽的不同组合方式，可模拟桥梁在不同墩梁刚度比的相关试验内容；不用重新浇筑桥墩即可具备模拟连续梁和连续刚构桥的功能；能够快速实现连续梁桥和连续刚构桥受力体系的转换；可以模拟不同刚度桥墩的试验内容，克服了以往桥梁试验中桥墩刚度单一的局限；提高试验效率，节约试验费用。
附图说明
图1(a)、图1(b)和图1(c)分别为固定铰支座上底板的主视图、俯视图和侧视图；
图2(a)、图2(b)和图2(c)分别为固定铰支座下底板的主视图、俯视图和侧视图；
图3(a)、图3(b)和图3(c)分别为活动铰支座上底板的主视图、俯视图和侧视图；
图4(a)、图4(b)和图4(c)分别为活动铰支座下底板的主视图、俯视图和侧视图；
图5(a)、图5(b)和图5(c)分别为两端墩帽的主视图、俯视图和侧视图；
图6(a)、图6(b)和图6(c)分别为中间墩帽的主视图、俯视图和侧视图；
图7为固定铰支座示意图；
图8为固定铰支座改为刚性支座的示意图；
图9为活动铰支座示意图；
图10为活动铰支座改为刚性支座的示意图；
图11为固定铰支座、中间墩帽+两端墩帽与分片式桥墩连接示意图；
图12为固定铰支座、中间墩帽与分片式桥墩连接示意图；
图13为固定铰支座、两端墩帽与分片式桥墩连接示意图。
图中标号：
1-上底板；21-上耳板；22-下耳板；3-肋板；4-下底板。
具体实施方式
本发明提供了一种能够改变使用功能的桥梁试验支座，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1-图6所示，桥梁试验支座包括墩帽和支座两部分，墩帽通过螺栓与桥墩固定连接，支座通过螺栓与墩帽固定连接。
支座分为上底板1和下底板4两部分，上底板1下表面的两端设置两条相互平行的上耳板21，下底板4上表面的两端各设置两条相互平行的下耳板22，左右两侧两条下耳板22分别与左右两侧位置相对的一条上耳板21配合。上耳板21与下耳板22的两侧设置多条肋板3。上底板1通过顶部钢筋与梁连接。
所述支座分为固定铰支座、活动铰支座和刚性支座三种形式：
支座的上耳板21与下耳板22上分别设置3个位置相对的螺孔；上底板1与下底板4之间通过上下耳板中间的螺孔进行螺栓连接，构成固定铰支座，如图7所示。
支座的上耳板21与下耳板22上分别设置1个位于中间的长圆形孔以及2个位于长圆形孔两侧的螺孔；上底板1与下底板4之间通过上下耳板中间的长圆形孔进行螺栓连接，构成活动铰支座，如图9所示。
固定铰支座的上底板1与下底板4之间通过上下耳板3个螺孔进行螺栓连接，或者活动铰支座的上底板1与下底板4之间通过上下耳板的长圆形孔及两端螺孔进行螺栓连接，构成刚性支座，如图8和图10所示。
墩帽分为两端墩帽和中间墩帽；铰支座与两端墩帽连接、或与中间墩帽连接、或与两端墩帽及中间墩帽同时连接，配合分片式桥墩，实现桥墩刚度的变化。
示例：波纹钢腹板刚构桥纵向动力特性试验研究
为了研究桥墩刚度对波纹钢腹板连续刚构桥纵桥向动力特性的影响，试验模型包括试验梁和桥墩。试验梁为三跨变截面梁，其中1根为波纹钢腹板组合箱梁，另1根为混凝土箱梁，分别编号为L1#和L2#梁；为了模拟不同的墩梁刚度比情况，采用分片式桥墩，利用墩帽的不同组合将桥墩截面改变；试验梁和桥墩之间通过固定铰支座及墩帽实现墩梁连接。
桥墩包括锚固部分和墩身，为改变桥墩截面，即改变桥墩刚度，桥墩由3片三个薄壁墩组成，3片薄壁墩纵桥向厚度分别为60mm，150mm和60mm，横桥向尺寸相同，均为500mm，高度同为800mm。桥墩的中间截面+两端截面的面积和为A1，中间截面的面积为A2，两端截面的面积和为A3。固定铰支座、墩帽及桥墩的连接分别如图11、图12、图13所示。
通过对每个工况随机采样数据进行时域方法进行模态分析，最终得到连续刚构桥模型纵向每个工况的基阶自振频率，如表1所示。
表1纵桥向自振频率实测值
根据连续刚构桥试验模型设计尺寸，利用有限元软件MIDAS分别建立波纹钢腹板连续刚构桥和混凝土连续刚构桥梁单元模型，梁墩之间采用MIDAS软件自带的弹性连接类型中的刚性连接，模拟墩梁刚接。分别计算了不同梁墩刚度比时连续刚构桥纵桥向基阶自振频率，并与实测值进行对比如表2所示。
表2纵桥向自振频率计算与实测对比
可见该装置可以有效的模拟连续刚构桥的情形，并且该可变刚度的桥墩性能在试验中得到体现。

Claims (1)

1.一种能够改变使用功能的桥梁试验支座，包括墩帽和支座，其特征在于：
墩帽通过螺栓与桥墩固定连接，支座通过螺栓与墩帽固定连接；
支座分为上底板(1)和下底板(4)两部分，上底板(1)下表面的两端设置两条相互平行的上耳板(21)，下底板(4)上表面的两端各设置两条相互平行的下耳板(22)，左右两侧两条下耳板(22)分别与左右两侧位置相对的一条上耳板(21)配合；上耳板(21)与下耳板(22)的两侧设置多条肋板；
所述支座分为固定铰支座、活动铰支座和刚性支座三种形式：
支座的上耳板(21)与下耳板(22)上分别设置3个位置相对的螺孔；上底板(1)与下底板(4)之间通过上下耳板中间的螺孔进行螺栓连接，构成固定铰支座；
支座的上耳板(21)与下耳板(22)上分别设置1个位于中间的长圆形孔以及2个位于长圆形孔两侧的螺孔；上底板(1)与下底板(4)之间通过上下耳板中间的长圆形孔进行螺栓连接，构成活动铰支座；
固定铰支座的上底板(1)与下底板(4)之间通过上下耳板3个螺孔进行螺栓连接，或者活动铰支座的上底板(1)与下底板(4)之间通过上下耳板的长圆形孔及两端螺孔进行螺栓连接，构成刚性支座；
所述墩帽分为两端墩帽和中间墩帽；支座与两端墩帽连接、或与中间墩帽连接、或与两端墩帽及中间墩帽同时连接，配合分片式桥墩，实现桥墩刚度的变化。
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