本發(fā)明涉及一種大跨度橋梁的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)，尤其涉及一種超高柔性橋墩風(fēng)效應(yīng)的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

建造于山區(qū)、峽谷地帶的大跨度橋梁往往具有超高柔性橋墩，如北盤(pán)江大橋、四渡河特大橋和普利特大橋等，其引橋部分橋墩高度均在百米以上。這些超高柔性橋墩對(duì)強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)、峽谷風(fēng)作用更加敏感。此外，隨著全球氣候條件的惡化，尤其是極端風(fēng)氣候的接連發(fā)生，例如臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)、雷暴等，都會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成各種程度的損傷。如今面向強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)、峽谷風(fēng)等的高橋墩抗風(fēng)設(shè)計(jì)存在諸多簡(jiǎn)化和假設(shè)，靜力三分力系數(shù)、顫振導(dǎo)數(shù)、風(fēng)特性參數(shù)等一些重要結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定依賴于風(fēng)洞試驗(yàn)及規(guī)范，結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)易受模型縮尺比、設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)不足等因素影響。因此有必要開(kāi)展足尺實(shí)驗(yàn)對(duì)超高柔性橋墩風(fēng)效應(yīng)進(jìn)行實(shí)測(cè)分析。

低碳、節(jié)能已成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主題，這對(duì)工業(yè)化節(jié)段拼裝技術(shù)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，裝配式結(jié)構(gòu)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益方面具有較大優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)外在建筑及橋梁施工方面已有采用預(yù)制節(jié)段拼裝工藝的先例，其中預(yù)制裝配式的住宅近些年在我國(guó)已得到一定程度的推廣；美國(guó)早在1996年就對(duì)韋斯特切斯特高速公路上的兩座高架橋橋墩采用預(yù)制節(jié)段施工方法進(jìn)行建造。工業(yè)化程度高、成本低、耐久性好、施工周期短、可回收利用等裝配式結(jié)構(gòu)獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，正引起越來(lái)越多學(xué)者、工程技術(shù)人員及管理部門(mén)的重視，該項(xiàng)技術(shù)勢(shì)必更加完善。

近年來(lái)，傳感器技術(shù)及自動(dòng)化控制理論得到飛速發(fā)展，風(fēng)速儀、風(fēng)壓計(jì)、振動(dòng)傳感器及測(cè)風(fēng)雷達(dá)的工作性能不斷提升，傳感器技術(shù)和智能化技術(shù)的結(jié)合，使得傳感器由單一功能、單一監(jiān)測(cè)對(duì)象向多功能和多變量檢測(cè)發(fā)展，也使傳感器由被動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)向主動(dòng)控制傳感器特性和主動(dòng)進(jìn)行信息處理發(fā)展。國(guó)內(nèi)諸多大型土建工程均安裝有shms用以監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)工作性能，充分說(shuō)明了傳感器技術(shù)及自動(dòng)化控制在土木工程領(lǐng)域已有較為成熟的應(yīng)用。以上均為本超高柔性橋墩風(fēng)效應(yīng)的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

因此，亟待解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種方便運(yùn)輸與施工，且可重復(fù)利用節(jié)約成本，并能模擬足尺實(shí)驗(yàn)橋墩的抗風(fēng)試驗(yàn)的超高柔性橋墩風(fēng)效應(yīng)的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所述的超高柔性橋墩風(fēng)效應(yīng)的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)，包括基站、位于基站旁側(cè)的塔吊和設(shè)于基站上的實(shí)驗(yàn)橋墩，該實(shí)驗(yàn)橋墩的頂部設(shè)有風(fēng)速儀，實(shí)驗(yàn)橋墩的橋柱面上均布有若干組由風(fēng)壓計(jì)和振動(dòng)傳感器構(gòu)成的風(fēng)壓振動(dòng)模塊，實(shí)驗(yàn)橋墩的下部還設(shè)有測(cè)風(fēng)雷達(dá)；所述基站由節(jié)段預(yù)制可拼裝模塊組成，且該基站劃分為配重區(qū)、供能區(qū)、工作生活區(qū)、控制設(shè)備區(qū)和圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)，所述實(shí)驗(yàn)橋墩位于圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)上并隨其旋轉(zhuǎn)。該現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)采用預(yù)制可拼裝模塊組成基站，并按不同的功用將基站劃分為不同的功能區(qū)，使得基站的施工搭建和運(yùn)輸都非常的便利，且基站的各組成模塊可根據(jù)基站實(shí)際使用大小選用不同數(shù)量拼裝，且能反復(fù)利用從而節(jié)約成本。

其中，所述基站為由36個(gè)3m×3m×3m～5m×5m×3m的預(yù)制可拼裝立方單元組成的18m×18m×3m～30m×30m×3m的長(zhǎng)方體基站，所述配重區(qū)對(duì)稱分布于基站的4個(gè)角部，每一角部上的配重區(qū)均由4個(gè)立方單元組成；所述供能區(qū)對(duì)稱分布于基站的3邊的居中位置，每一邊上的供能區(qū)均由2個(gè)立方單元組成，所述工作生活區(qū)分布于基站余下的一邊的居中位置，該邊上的工作生活區(qū)由2個(gè)立方單元組成；所述圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)由4個(gè)立方單元組成且分布于基站的中心位置，所述控制設(shè)備區(qū)由余下的立方單元組成且緊鄰圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)布置，控制設(shè)備區(qū)上設(shè)有傳感器和實(shí)現(xiàn)圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)強(qiáng)風(fēng)作用下的旋轉(zhuǎn)的測(cè)控設(shè)備。

優(yōu)選的，所述實(shí)驗(yàn)橋墩為由節(jié)段預(yù)制可拼裝橋墩模塊組成的空心橋墩，該實(shí)驗(yàn)橋墩的墩高為30m～35m，壁厚0.4m，截面尺寸為2m×5m。

再者，所述橋墩模塊的數(shù)量為30～35個(gè)，自下而上依次拼裝形成實(shí)驗(yàn)橋墩，每一橋墩模塊的高為1m，壁厚0.4m，截面尺寸為2m×5m。該現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)采用預(yù)制可拼裝橋墩模塊組成的空心橋墩，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模擬足尺的橋墩，且該實(shí)驗(yàn)橋墩的施工搭建和運(yùn)輸都非常的便利，且各組成模塊可根據(jù)橋墩實(shí)際高度選用不同尺寸進(jìn)行拼裝，且能反復(fù)利用從而節(jié)約成本。

進(jìn)一步，所述測(cè)風(fēng)雷達(dá)布置于距實(shí)驗(yàn)橋墩墩底0～2m處。

優(yōu)選的，所述風(fēng)壓振動(dòng)模塊的數(shù)量為9組，從距墩底4～5m處每隔3m依次均布，位于實(shí)驗(yàn)橋墩的正、后面的每組風(fēng)壓振動(dòng)模塊由2個(gè)風(fēng)壓計(jì)和1個(gè)振動(dòng)傳感器組成，位于實(shí)驗(yàn)橋墩的左、右側(cè)面的每組風(fēng)壓振動(dòng)模塊由1個(gè)風(fēng)壓計(jì)和1個(gè)振動(dòng)傳感器組成。

進(jìn)一步，所述塔吊為節(jié)段預(yù)制可拼裝單元組成，且設(shè)于基站的旁側(cè)3～5m處，塔吊高35±2m，臂展15±2m。塔吊拼裝按《建筑施工塔式起重機(jī)安裝、使用、拆卸安全技術(shù)規(guī)程jgj196-2010》進(jìn)行。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：首先該現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)采用預(yù)制可拼裝模塊組成基站，并按不同的功用將基站劃分為不同的功能區(qū)，使得基站的施工搭建和運(yùn)輸都非常的便利，且基站的各組成模塊可根據(jù)基站實(shí)際使用大小選用不同數(shù)量拼裝，且能反復(fù)利用從而節(jié)約成本；其次該現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)采用預(yù)制可拼裝橋墩模塊組成的空心橋墩，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模擬足尺的橋墩，且該實(shí)驗(yàn)橋墩的施工搭建和運(yùn)輸都非常的便利，且各組成模塊可根據(jù)橋墩實(shí)際高度選用不同尺寸進(jìn)行拼裝，且能反復(fù)利用從而節(jié)約成本；最后該現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)利用風(fēng)速儀、測(cè)風(fēng)雷達(dá)、風(fēng)壓計(jì)和傳感器等設(shè)備，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)足尺實(shí)驗(yàn)橋墩的風(fēng)特性，所監(jiān)測(cè)結(jié)果為超高柔性橋墩的抗風(fēng)設(shè)計(jì)與理論研究提供可靠的實(shí)測(cè)依據(jù)，會(huì)產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中基站和塔吊的俯視圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中基站配重區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中基站配重區(qū)和工作生活區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中基站控制設(shè)置區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中基站圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明中實(shí)驗(yàn)橋墩的主視圖；

圖8為本發(fā)明中實(shí)驗(yàn)橋墩的側(cè)視圖；

圖9為本發(fā)明中實(shí)驗(yàn)橋墩的俯視圖；

圖10本發(fā)明中實(shí)驗(yàn)橋墩的主視圖上風(fēng)壓振動(dòng)模塊的布置示意圖；

圖11本發(fā)明中實(shí)驗(yàn)橋墩的側(cè)視圖上風(fēng)壓振動(dòng)模塊的布置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種超高柔性橋墩風(fēng)效應(yīng)的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)，包括基站1、塔吊2和實(shí)驗(yàn)橋墩3，塔吊2為節(jié)段預(yù)制可拼裝單元組成，且設(shè)于基站1的旁側(cè)3～5m處，塔吊2高35±2m，臂展15±2m。塔吊拼裝按《建筑施工塔式起重機(jī)安裝、使用、拆卸安全技術(shù)規(guī)程jgj196-2010》進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)橋墩3設(shè)于基站2上，該實(shí)驗(yàn)橋墩3的頂部設(shè)有風(fēng)速儀4，實(shí)驗(yàn)橋墩3的橋柱面上均布有若干組由風(fēng)壓計(jì)5和振動(dòng)傳感器6構(gòu)成的風(fēng)壓振動(dòng)模塊，實(shí)驗(yàn)橋墩3的下部還設(shè)有測(cè)風(fēng)雷達(dá)7，測(cè)風(fēng)雷達(dá)7布置于距實(shí)驗(yàn)橋墩3墩底0～2m處，優(yōu)選置于距實(shí)驗(yàn)橋墩3墩底1.5m處，測(cè)風(fēng)雷達(dá)7布置在橋墩下部，且位于橋墩模塊的中心處時(shí)測(cè)得結(jié)果最準(zhǔn)確。

如圖1和圖3所示，基站1為由36個(gè)3m×3m×3m～5m×5m×3m的預(yù)制可拼裝立方單元組成的18m×18m×3m～30m×30m×3m的長(zhǎng)方體基站，且該基站1劃分為配重區(qū)8、供能區(qū)9、工作生活區(qū)10、控制設(shè)備區(qū)11和圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)12，所述實(shí)驗(yàn)橋墩3位于圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)12上并隨其旋轉(zhuǎn)。附圖中36個(gè)立方單元采用標(biāo)記示意。上述配重區(qū)8對(duì)稱分布于基站1的4個(gè)角部，每一角部上的配重區(qū)8均由4個(gè)立方單元組成；配重區(qū)8的標(biāo)記分別為第一組①②⑦⑧，第二組⑤⑥第三組第四組配重區(qū)8填充鋼塊，可提升測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)采用預(yù)制可拼裝模塊組成基站，并按不同的功用將基站劃分為不同的功能區(qū)，使得基站的施工搭建和運(yùn)輸都非常的便利，且基站的各組成模塊可根據(jù)基站實(shí)際使用大小選用不同數(shù)量拼裝，且能反復(fù)利用從而節(jié)約成本。

如圖4所示，供能區(qū)9為系統(tǒng)上的監(jiān)測(cè)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供能源，工作生活區(qū)10為控制存儲(chǔ)室和研究人員的起居室。供能區(qū)9對(duì)稱分布于基站1的3邊的居中位置，每一邊上的供能區(qū)9均由2個(gè)立方單元組成，工作生活區(qū)10分布于基站1余下的一邊的居中位置，該邊上的工作生活區(qū)10由2個(gè)立方單元組成。供能區(qū)9的標(biāo)記分別為第一組③④，第二組第三組工作生活區(qū)10的標(biāo)記分別為

如圖5和圖6所示，控制設(shè)備區(qū)11安裝有傳感器和實(shí)現(xiàn)圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)強(qiáng)風(fēng)作用下的旋轉(zhuǎn)的測(cè)控設(shè)備，圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)12為實(shí)驗(yàn)橋墩3提供支撐和連接，并帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)橋墩3選擇模擬強(qiáng)風(fēng)作用下實(shí)驗(yàn)橋墩的旋轉(zhuǎn)。圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)12由4個(gè)立方單元組成且分布于基站1的中心位置，控制設(shè)備區(qū)11由余下的立方單元組成且緊鄰圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)12布置?？刂圃O(shè)備區(qū)11的標(biāo)記分別為第一組⑨⑩、第二組第三組第四組圓盤(pán)轉(zhuǎn)子區(qū)12的標(biāo)記為

如圖7、圖8和圖9所示，實(shí)驗(yàn)橋墩3為由節(jié)段預(yù)制可拼裝橋墩模塊組成的空心橋墩，該實(shí)驗(yàn)橋墩3的墩高為30m～35m，壁厚0.4m，截面尺寸為2m×5m。其中，橋墩模塊的數(shù)量為30～35個(gè)，自下而上依次拼裝形成實(shí)驗(yàn)橋墩3，每一橋墩模塊的高為1m，壁厚0.4m，截面尺寸為2m×5m。該現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)采用預(yù)制可拼裝橋墩模塊組成的空心橋墩，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模擬足尺的橋墩，且該實(shí)驗(yàn)橋墩的施工搭建和運(yùn)輸都非常的便利，且各組成模塊可根據(jù)橋墩實(shí)際高度選用不同尺寸進(jìn)行拼裝，且能反復(fù)利用從而節(jié)約成本。

如圖10和圖11所示，風(fēng)壓振動(dòng)模塊的數(shù)量為9組，從距墩底4～5m處每隔3m依次均布，優(yōu)選從距墩底4.5m處，處于橋墩單元的中心處時(shí)效果最好。位于實(shí)驗(yàn)橋墩3正、后面的每組風(fēng)壓振動(dòng)模塊由2個(gè)風(fēng)壓計(jì)和1個(gè)振動(dòng)傳感器組成，位于實(shí)驗(yàn)橋墩3左、右側(cè)面的每組風(fēng)壓振動(dòng)模塊由1個(gè)風(fēng)壓計(jì)和1個(gè)振動(dòng)傳感器組成。

該測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)布置于平整且承載力較好的場(chǎng)地，可使用工程運(yùn)輸車作為運(yùn)輸工具將基站單元、橋墩單元、塔吊單元運(yùn)輸至該場(chǎng)地。拼裝過(guò)程基站1及塔吊2同時(shí)進(jìn)行，最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)橋墩3的拼裝。觀測(cè)期間，需對(duì)塔吊2加裝纜風(fēng)索以抵抗強(qiáng)風(fēng)作用。觀測(cè)結(jié)束后，按照與拼裝相反次序，先拆除實(shí)驗(yàn)橋墩3，再同時(shí)拆除塔吊2與基站1，并將該觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)離現(xiàn)場(chǎng)。

該現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)利用風(fēng)速儀、測(cè)風(fēng)雷達(dá)、風(fēng)壓計(jì)和傳感器等設(shè)備，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)足尺實(shí)驗(yàn)橋墩的風(fēng)特性，所監(jiān)測(cè)結(jié)果為超高柔性橋墩的抗風(fēng)設(shè)計(jì)與理論研究提供可靠的實(shí)測(cè)依據(jù)，會(huì)產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。