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用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置
2021-12-19 22:49:49· 来源：同济风工程团队
赵林, 展艳艳, 葛耀君. 用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置[P]. ZL20181 0498095.2摘要 本发明公开了一种用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置，所述试
赵林, 展艳艳, 葛耀君. 用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置[P]. ZL20181 0498095.2
摘要
本发明公开了一种用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置，所述试验装置包括振动平台、通过刚性约束安装与振动平台上的节段模型、及通过弹性约束固定在节段模型上的车辆模型，所述振动平台用于驱动节段模型进行一种或多种形式的振动。本发明能够模拟动力作用下桥梁结构多种可能发生的结构响应，同时能够测量车辆所受外力和加速度。
链接: https://pan.baidu.com/s/1xBs840f24iIXZknZ9U1hrQ
提取码: 4v7i
背景
现代大跨度桥梁会因为各种外界作用而产生动力响应，即各种行驶的振动。这些外界作用包括风、地震、浪和船舶撞击，尤其是跨海桥梁，受这些作用威胁极其显著。斜拉桥、悬索桥等大跨度桥梁对风的作用十分敏感，在正常运营状态下会发生风导致的振动，包括竖桥向振动、侧桥向振动、扭转振动以及这些振动形式之间的耦合。根据现行规范中的规定，只有在风速大于某一限值的时候，桥梁才会限制车辆和行人通行。这一规定意味着在行车过程中，车内的驾驶人员和乘车人员可能会经历或遇到比较大的风以及风的作用引起的桥梁振动。这些振动在一定幅值范围内时不会对结构安全造成严重的威胁，但会增加桥上车辆的驾驶控制难度、影响车内人员的舒适度和主观心理感受。这一实际工程需求衍生出很多相关研究，其出发点和基础是风—车—桥之间的共同作用问题。
具体实施方式
本发明的试验装置将节段模型（如桥梁阶段模型等）固定于振动平台上,将车辆模型通过弹性约束固定在节段模型上。车辆模型上可布置多种传感器,包括加速度传感器和压力传感器。通过振动平台驱动节段模型振动，节段模型的运动通过弹性约束传递给车辆模型，经过车辆模型过滤，最终转变为车内人员所能感受到的加速度。车辆的形式和数量可变，节段模型的振动形式可以根据需要进行调节。
图1 第一实施例中试验装置的俯视结构示意图
参考图1所示，本发明第一实施例中用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置，该试验装置包括振动平台10、通过刚性约束安装于振动平台上的节段模型20、及通过弹性约束固定在节段模型上的车辆模型30，振动平台10用于驱动节段模型进行一种或多种形式的振动，车辆模型30的安装方向与节段模型20的纵长方向一致。
图2 第一实施例中车辆装置的结构示意图
结合图2所示，本实施例中的车辆模型包括外形模拟单元31、固定安装于外形模拟单元内的若干质量模拟单32、以及固定安装于外形模拟单元内的若干阻尼模拟单元33。车辆模型内在阻尼模拟单元33上安裝有若干传感器(未图示)，传感器可以为加速度传感器、压力传感器等。
节段模型20与车辆模型30之间通过若干弹性件21(如弹簧等)固定安装。
图3 第二实施例中试验装置的俯视结构示意图
参图3所示，在本发明的第二实施例中用于模拟行车过程的外界激励加载试验装置，该试验装置同样包括振动平台10、节段模型20、及车辆模型30，与第一实施例不同的是，本实施例中还包括的风洞模型40，用于对节段模型和车辆模型提供来流风速。
本实施例中的节段模型具有一大小可根据需要进行调节的偏角θ，汽车运行时有行驶速度，同时桥梁所在处的风也有一个流动速度，行车速度与风速的模拟可以通过模型的调整节段模型的偏角θ实现。
总结
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
1）能够模拟动力作用下桥梁结构多种可能发生的结构响应，桥梁结构在动力作用下可能发生的振动形式均能够通过振动平台模拟，该实现过程只需输入想要得到的运动时程即可轻松控制；
2）能够测量车辆所受外力和加速度，考虑车辆模型与节段模型之间的弹性连接、车辆的阻尼系统、质量系统和几何外形等效，因此可以通过传感器测量车辆在行驶过程中的加速度和车内压力的变化。
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