一种桥塔钢-混结合段模型试验加载装置

本申请涉及桥梁工程领域，尤其涉及一种桥塔钢-混结合段模型试验加载装置。

背景技术：

1、近年来，我国大跨径斜拉桥的主跨跨径已经超过千米级。超千米斜拉桥桥塔钢-混结合段承受巨大荷载，桥塔钢-混结合段缩尺模型试验的轴力加载值通常在20000kn以上。

2、然而，目前桥塔钢-混结合段模型试验加载装置难以承受这种巨大荷载，且其常用地锚固定边界具有试验场地要求高、施工空间小以及加载空间小等缺点。

技术实现思路

1、本申请的目的之一在于提供一种桥塔钢-混结合段模型试验加载装置，以解决现有的桥塔钢-混结合段模型试验加载装置难以承受巨大荷载的问题。

2、本申请的技术方案是：

3、一种桥塔钢-混结合段模型试验加载装置，包括第一分配梁、第二分配梁、多组第一钢垫梁、多个第二钢垫梁以及预应力加载结构；所述第一分配梁安装于模型试验试件的顶部上；所述第二分配梁安装于模型试验试件的底部上，且所述第二分配梁的每个侧面上均安装有一组所述第一钢垫梁，且每组所述第一钢垫梁均安装于相对应的所述第二钢垫梁上；所述预应力加载结构的顶底两端分别连接于所述第一分配梁、所述第二分配梁上。

4、作为本申请的一种技术方案，所述预应力加载结构包括多个穿心式千斤顶、多根预应力钢束、多个第一锚垫板以及多个第二锚垫板；多个所述第一锚垫板分别间隔地设置在所述第一分配梁的顶部上，多个所述第二锚垫板分别间隔地设置在所述第二分配梁的底部上；多个所述穿心式千斤顶分别间隔地安装于所述第一锚垫板上；每根所述预应力钢束的顶端均通过所述第一锚垫板而锚固在所述第一分配梁的外端上，且底端均通过所述第二锚垫板而锚固在所述第二分配梁的外端上。

5、作为本申请的一种技术方案，所述第一分配梁包括第一连接面板、多组第一横向腹板、多组第一纵向腹板以及第一锚固面板；多组所述第一横向腹板的顶底两端分别垂直焊接于所述第一连接面板和所述第一锚固面板之间，且多组所述第一横向腹板之间平行间隔设置；多组所述第一纵向腹板的顶底两端分别垂直焊接于所述第一连接面板和所述第一锚固面板之间，且多组所述第一纵向腹板之间平行间隔设置，每组所述第一纵向腹板均依次垂直焊接于多组所述第一横向腹板上；所述第一连接面板与所述模型试验试件上的钢塔之间通过焊缝和焊接三角形加强肋的方式连接。

6、作为本申请的一种技术方案，所述第一连接面板和所述第一锚固面板的表面积均为所述模型试验试件的横截面面积的1.5-3倍，且厚度均为30-80mm；所述第一横向腹板之间的间距为300-500mm、厚度为20-40mm、高度为1000-1500mm，所述第一纵向腹板之间的间距为300-500mm、厚度为20-40mm、高度为1000-1500mm。

7、作为本申请的一种技术方案，所述第二分配梁包括第二连接面板、多个第二横向腹板、多个第二纵向腹板以及第二锚固面板；多个所述第二横向腹板的顶底两端分别垂直焊接于所述第二连接面板和所述第二锚固面板之间，且多个所述第二横向腹板之间平行间隔设置；多个所述第二纵向腹板的顶底两端分别垂直焊接于所述第二连接面板和所述第二锚固面板之间，且多个所述第二纵向腹板之间平行间隔设置，每个所述第二纵向腹板均依次垂直焊接于多个所述第二横向腹板；所述第二连接面板与所述模型试验试件上的混凝土塔之间通过剪力钉和钢筋焊接。

8、作为本申请的一种技术方案，所述第二连接面板和所述第二锚固面板的表面积均为所述模型试验试件的横截面面积的1.5-3倍，且厚度均为30-80mm；所述第二横向腹板之间的间距为300-500mm、厚度为20-40mm、高度为1000-1500mm，所述第二纵向腹板之间的间距为300-500mm、厚度为20-40mm、高度为1000-1500mm。

9、作为本申请的一种技术方案，每组所述第一钢垫梁均包括2-4个且分别焊接于第二分配梁的侧面上，所述第一钢垫梁为工字形支撑梁并包括第一上翼缘板、第一下翼缘板以及第一连接腹板，所述第一上翼缘板与所述第一下翼缘板相平行，多个所述第一连接腹板的顶底两端分别垂直焊接于所述第一上翼缘板与所述第一下翼缘板之间；所述第一上翼缘板的厚度与所述第二连接面板的厚度相同，所述第一下翼缘板的厚度与所述第二锚固面板的厚度相同，所述第一连接腹板的厚度与所述第二横向腹板、所述第二纵向腹板的厚度相同。

10、作为本申请的一种技术方案，每组所述第一钢垫梁的底部布置有1-2个所述第二钢垫梁，且所述第二钢垫梁的高度为800-1000mm，所述第二钢垫梁的轴线与所述第一钢垫梁的轴线垂直。

11、作为本申请的一种技术方案，所述第二钢垫梁为工字形支撑梁并包括第二上翼缘板、第二下翼缘板以及第二连接腹板，所述第二上翼缘板与所述第二下翼缘板相平行，多个所述第二连接腹板的顶底两端分别垂直焊接于所述第二上翼缘板与所述第二下翼缘板之间。

12、本申请的有益效果：

13、本申请的桥塔钢-混结合段模型试验加载装置中，其承载能力高，能承受20000-40000kn轴力和3000-4000kn·m弯矩的巨大荷载，且具有对试验场地要求低、制作容易以及施工便利等特点，能确保桥塔钢-混结合段模型试验的荷载准确传递至钢-混结合段中，提高了桥塔钢-混结合段模型试验加载能力。同时，该装置具有结构自平衡的特点，且加载较为方便。此外，该装置的各部分部件制作容易、施工便利。并且，该装置采用钢垫梁支座，避免地锚固定方式，对试验场地要求低；此外，该装置也适用于混凝土塔、钢塔、组合桥塔等模型试验，不局限于桥塔钢-混结合段模型试验的应用。

技术特征：

1.一种桥塔钢-混结合段模型试验加载装置，其特征在于，包括第一分配梁、第二分配梁、多组第一钢垫梁、多个第二钢垫梁以及预应力加载结构；所述第一分配梁安装于模型试验试件的顶部上；所述第二分配梁安装于模型试验试件的底部上，且所述第二分配梁的每个侧面上均安装有一组所述第一钢垫梁，且每组所述第一钢垫梁均安装于相对应的所述第二钢垫梁上；所述预应力加载结构的顶底两端分别连接于所述第一分配梁、所述第二分配梁上。

2.根据权利要求1所述的桥塔钢-混结合段模型试验加载装置，其特征在于，所述预应力加载结构包括多个穿心式千斤顶、多根预应力钢束、多个第一锚垫板以及多个第二锚垫板；多个所述第一锚垫板分别间隔地设置在所述第一分配梁的顶部上，多个所述第二锚垫板分别间隔地设置在所述第二分配梁的底部上；多个所述穿心式千斤顶分别间隔地安装于所述第一锚垫板上；每根所述预应力钢束的顶端均通过所述第一锚垫板而锚固在所述第一分配梁的外端上，且底端均通过所述第二锚垫板而锚固在所述第二分配梁的外端上。

3.根据权利要求1所述的桥塔钢-混结合段模型试验加载装置，其特征在于，所述第一分配梁包括第一连接面板、多组第一横向腹板、多组第一纵向腹板以及第一锚固面板；多组所述第一横向腹板的顶底两端分别垂直焊接于所述第一连接面板和所述第一锚固面板之间，且多组所述第一横向腹板之间平行间隔设置；多组所述第一纵向腹板的顶底两端分别垂直焊接于所述第一连接面板和所述第一锚固面板之间，且多组所述第一纵向腹板之间平行间隔设置，每组所述第一纵向腹板均依次垂直焊接于多组所述第一横向腹板上；所述第一连接面板与所述模型试验试件上的钢塔之间通过焊缝和焊接三角形加强肋的方式连接。

4.根据权利要求3所述的桥塔钢-混结合段模型试验加载装置，其特征在于，所述第一连接面板和所述第一锚固面板的表面积均为所述模型试验试件的横截面面积的1.5-3倍，且厚度均为30-80mm；所述第一横向腹板之间的间距为300-500mm、厚度为20-40mm、高度为1000-1500mm，所述第一纵向腹板之间的间距为300-500mm、厚度为20-40mm、高度为1000-1500mm。

5.根据权利要求1所述的桥塔钢-混结合段模型试验加载装置，其特征在于，所述第二分配梁包括第二连接面板、多个第二横向腹板、多个第二纵向腹板以及第二锚固面板；多个所述第二横向腹板的顶底两端分别垂直焊接于所述第二连接面板和所述第二锚固面板之间，且多个所述第二横向腹板之间平行间隔设置；多个所述第二纵向腹板的顶底两端分别垂直焊接于所述第二连接面板和所述第二锚固面板之间，且多个所述第二纵向腹板之间平行间隔设置，每个所述第二纵向腹板均依次垂直焊接于多个所述第二横向腹板；所述第二连接面板与所述模型试验试件上的混凝土塔之间通过剪力钉和钢筋焊接。

6.根据权利要求5所述的桥塔钢-混结合段模型试验加载装置，其特征在于，所述第二连接面板和所述第二锚固面板的表面积均为所述模型试验试件的横截面面积的1.5-3倍，且厚度均为30-80mm；所述第二横向腹板之间的间距为300-500mm、厚度为20-40mm、高度为1000-1500mm，所述第二纵向腹板之间的间距为300-500mm、厚度为20-40mm、高度为1000-1500mm。

7.根据权利要求5所述的桥塔钢-混结合段模型试验加载装置，其特征在于，每组所述第一钢垫梁均包括2-4个且分别焊接于第二分配梁的侧面上，所述第一钢垫梁为工字形支撑梁并包括第一上翼缘板、第一下翼缘板以及第一连接腹板，所述第一上翼缘板与所述第一下翼缘板相平行，多个所述第一连接腹板的顶底两端分别垂直焊接于所述第一上翼缘板与所述第一下翼缘板之间；所述第一上翼缘板的厚度与所述第二连接面板的厚度相同，所述第一下翼缘板的厚度与所述第二锚固面板的厚度相同，所述第一连接腹板的厚度与所述第二横向腹板、所述第二纵向腹板的厚度相同。

8.根据权利要求7所述的桥塔钢-混结合段模型试验加载装置，其特征在于，每组所述第一钢垫梁的底部布置有1-2个所述第二钢垫梁，且所述第二钢垫梁的高度为800-1000mm，所述第二钢垫梁的轴线与所述第一钢垫梁的轴线垂直。

9.根据权利要求8所述的桥塔钢-混结合段模型试验加载装置，其特征在于，所述第二钢垫梁为工字形支撑梁并包括第二上翼缘板、第二下翼缘板以及第二连接腹板，所述第二上翼缘板与所述第二下翼缘板相平行，多个所述第二连接腹板的顶底两端分别垂直焊接于所述第二上翼缘板与所述第二下翼缘板之间。

技术总结
本申请提供一种桥塔钢‑混结合段模型试验加载装置，其包括第一分配梁、第二分配梁、多组第一钢垫梁、多个第二钢垫梁以及预应力加载结构；第一分配梁安装于模型试验试件的顶部上；第二分配梁安装于模型试验试件的底部上，且第二分配梁的每个侧面上均安装有一组第一钢垫梁，且每组第一钢垫梁均安装于相对应的第二钢垫梁上；预应力加载结构的顶底两端分别连接于第一分配梁、第二分配梁上。本装置具有结构自平衡、制作容易、施工便利、承载能力高等特点，能够对承受较大荷载的钢‑混结合梁段实施静力加载试验，解决了地锚固定边界加载装置存在的试验场地和施工空间的难题，应用前景广阔。

技术研发人员：刘沐宇,张强,邓晓光,卢志芳,李制峰
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15