混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统

    专利2025-03-02  18


    本发明涉及分析系统,特别涉及混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统。


    背景技术:

    1、为使城市桥梁适应复杂的地面条件,减小桥下占地面积、提高桥梁美观性,大量城市桥梁的下部结构采用了独柱墩形式。然而,随着独柱墩式桥梁的广泛应用,其在偏心荷载作用下稳定性不足的缺陷逐步显现。2007年,包头市一座高架桥在三辆超载车辆的作用下发生倾斜倒塌;2015年,河源市粤赣高速匝道引桥由于四辆超载货车偏心行驶而发生断裂坍塌;2019年,无锡市312国道锡港路上跨桥由于一辆超载货车偏载行驶而发生倾覆。三起事故发生处桥梁均采用了独柱墩的下部结构形式,事故的直接原因均为超载车辆在桥面处偏载行驶;曲线钢-混凝土组合箱梁桥因其自重小、刚度大、施工方便等优点,逐步被应用于城市立交匝道曲线桥中。当其下部结构采用独柱墩时,设计时需要计算梁体结构的横桥向倾覆稳定性。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(jtg 3362-2018)对桥梁的横向抗倾覆稳定性做出了规定:使桥梁上部结构稳定和失稳的效应设计值之比不应超过给定的抗倾覆稳定性系数,同时,在作用基本组合下,单向受压支座应始终保持受压状态;曲线钢-混凝土组合梁常被应用于城市立交匝道桥中,当采用独柱式墩体作为其下部结构时,需要考虑梁体的横桥向抗倾覆稳定性;为全面分析梁体横桥向倾覆特征,本文采用显式动力有限元分析法对一座三跨曲线钢-混凝土组合箱梁桥进行了横桥向倾覆全过程分析,并基于有限元分析结果和结构实际受力情况,提出了考虑极限状态的抗倾覆稳定计算方法。

    2、现有装置在试验时,仅仅是完成了常规试验,存在一定的局限性,比如当路面上掉落石块时,此时车辆在挤压到石块后会产生震动,该震动会给到桥面一定的冲击力,在冲击力的作用下会影响到桥面的稳固程度,而不能够通过改进模拟上述情况以达到扩展试验范围的目的;现有装置虽然能够模拟车辆在桥面上行驶,但是车辆在桥面上行驶的具体位置也会对桥面的受力造成影响,而不能够通过结构上的改进实现引导车辆在不同位置上进行行驶,以达到扩展试验范围的目的。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本发明提供混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,解决了现有装置在试验时,仅仅是完成了常规试验,存在一定的局限性,比如当路面上掉落石块时,此时车辆在挤压到石块后会产生震动,该震动会给到桥面一定的冲击力,在冲击力的作用下会影响到桥面的稳固程度,而不能够通过改进模拟上述情况以达到扩展试验范围的目的;现有装置虽然能够模拟车辆在桥面上行驶,但是车辆在桥面上行驶的具体位置也会对桥面的受力造成影响,而不能够通过结构上的改进实现引导车辆在不同位置上进行行驶,以达到扩展试验范围的目的的问题。

    2、本发明混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统的目的与功效,由以下具体技术手段所达成:

    3、本发明提供了混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,具体包括:桥墩;所述桥墩共设有四根,四根桥墩的下方一端均预埋在泥土中。

    4、进一步的,四根所述桥墩上方一端均与连接块底端面固定,连接块顶端面固定有桥面,桥面上行驶有六个车辆。

    5、进一步的,所述连接块左端面以及右端面预埋有两个凸起,两个凸起的大半部分预埋在连接块,两个凸起均为铁质材质,两个凸起的露出部分为矩形块状结构。

    6、进一步的,所述凸起上安装有固定组件,固定组件由支撑杆、卡接座和螺纹杆构成,卡接座共设有三个,三个卡接座均为凹形结构,每个卡接座内壁左端面以及内壁右端面均开设有一个矩形槽,三个卡接座均为金属材质,三个卡接座均与两个凸起卡接,每个卡接座底端面均对称焊接有两根支撑杆,六根支撑杆下方一端均预埋在泥土中,在使用过程中,通过卡接座与两个凸起的卡接,能够提高桥面的稳定性,车辆在桥面上行驶时会更加安全。

    7、进一步的,所述桥面上安装有信息收集部分,信息收集部分由微处理器、风力传感器、倾斜传感器、湿度传感器、距离传感器、4g模块和控制盒组成,控制盒固定在桥面的右端面,控制盒为方形盒状结构,控制盒内安装有微处理器,控制盒内还安装有4g模块,4g模块与微处理器电性相连,4g模块通过无线与计算机终端相连。

    8、进一步的,所述桥面上安装有风力传感器,风力传感器与微处理器电性相连,在使用过程中,通过风力传感器可采集风力信息,风力传感器将风力信息输送给微处理器,微处理器将信息输送给4g模块,4g模块通过无线将信息输送给计算机终端。

    9、进一步的,所述连接块上安装有一个倾斜传感器,倾斜传感器与微处理器电性相连,在使用过程中,当桥面发生坍塌时,通过倾斜传感器可采集倾斜信息,倾斜传感器将倾斜信息输送给微处理器,微处理器将信息输送给4g模块,4g模块通过无线将信息输送给计算机终端。

    10、进一步的,所述桥面顶端面呈线性阵列状预埋有湿度传感器,湿度传感器与微处理器电性相连,在使用过程中,通过湿度传感器可采集桥面的湿度信息,湿度传感器将湿度信息输送给微处理器,微处理器将信息输送给4g模块,4g模块通过无线将信息输送给计算机终端。

    11、进一步的,所述湿度传感器顶端面位于桥面下方0.2cm处,在使用过程中,可降低车辆轮胎对湿度传感器的损伤。

    12、进一步的,所述桥面左侧位置安装有距离传感器,距离传感器与微处理器电性相连,在使用过程中,通过距离传感器可采集车辆距离桥面左侧的距离信息,距离传感器将车辆的距离信息输送给微处理器,微处理器将信息输送给4g模块,4g模块通过无线将信息输送给计算机终端。

    13、进一步的,每个所述卡接座上均螺纹连接有两根螺纹杆,六根螺纹杆分别与三个桥墩内浇筑的螺纹座螺纹连接,在使用过程中,通过桥墩对卡接座的辅助固定可提高整体的强度。

    14、进一步的,所述桥面顶端面呈线性阵列状固定有凸起,凸起为长方形块状结构,每个辅助块位于每个湿度传感器的后侧0.1cm处,辅助块与车轮对正,辅助块为湿度传感器的防护结构以及检测扩展结构,在使用过程中,当车轮挤压到辅助块后,会产生震动,通过该震动可模拟车轮碾压到物体,实现了检测的扩展,因每个辅助块位于每个湿度传感器的后侧0.1cm处,通过辅助块的保护可降低车轮对湿度传感器的保护。

    15、有益效果

    16、设置有辅助块,通过辅助块的设置,一方面,当车轮挤压到辅助块后,会产生震动,通过该震动可模拟车轮碾压到物体产生震动,也就模拟了车辆震动后对桥面的冲击,实现了检测的扩展;另一方面,因每个辅助块位于每个湿度传感器的后侧0.1cm处,通过辅助块的保护可降低车轮对湿度传感器的保护。

    17、设置有距离传感器,通过距离传感器的设置,一方面,能够将车辆距离桥面左侧的位置信息进行测量,而后通过微处理器和4g模块输送给计算机终端,通过计算机终端进行分析,保证了测试精度,另一方面,通过距离传感器,能够指引车辆的行驶位置,通过改变车辆的行驶位置,可实现是范围的扩展。

    18、设置有固定组件,通过固定组件的设置,能够提高连接块的稳定性,降低了桥面倾斜甚至坍塌的几率,安全性高,且在使用过程中卡接座在桥墩的作用下能够完成辅助固定,保证了卡接座的稳固性,也就保证了桥面的稳固性,此处相当于将桥墩与固定组件连接为一个整体,稳固性更高,并且在使用过程中当卡接座出现位移后,通过螺纹杆可进行修正调整。

    19、设置有信息收集部分,通过信息收集部分的设置,第一,能够进行风力信息的收集,通过对风力收集进行收集后,最终通过计算机终端可进行分析,分析风力对桥面坍塌的影响程度,提高了测试的精度;第二,通过倾斜传感器的设置,在测试过程中,能够通过倾斜传感器将倾斜信息输送给微处理器,最终通过4g模块输送到计算机终端,通过计算机终端可对桥面的倾斜信息进行分析,提高了测试精度;第三,通过湿度传感器的设置,能够采集桥面湿度信息,最终通过微处理器和4g模块将湿度信息输送给计算机终端,通过计算机终端进行分析,了解湿度对桥面强度的影响,提高了此时精度。


    技术特征:

    1.混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,其特征在于,包括:桥墩(1);所述桥墩(1)共设有四根,四根桥墩(1)的下方一端均预埋在泥土中;四根所述桥墩(1)上方一端均与连接块(2)底端面固定,连接块(2)顶端面固定有桥面(3),桥面(3)上行驶有六个车辆(4)。

    2.如权利要求1所述混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,其特征在于:所述连接块(2)左端面以及右端面预埋有两个凸起(201),两个凸起(201)的大半部分预埋在连接块(2),两个凸起(201)均为铁质材质,两个凸起(201)的露出部分为矩形块状结构。

    3.如权利要求2所述混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,其特征在于:所述凸起(201)上安装有固定组件(5),固定组件(5)由支撑杆(501)、卡接座(502)和螺纹杆(503)构成,卡接座(502)共设有三个,三个卡接座(502)均为凹形结构,每个卡接座(502)内壁左端面以及内壁右端面均开设有一个矩形槽,三个卡接座(502)均为金属材质,三个卡接座(502)均与两个凸起(201)卡接,每个卡接座(502)底端面均对称焊接有两根支撑杆(501),六根支撑杆(501)下方一端均预埋在泥土中。

    4.如权利要求1所述混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,其特征在于:所述桥面(3)上安装有信息收集部分(6),信息收集部分(6)由微处理器(601)、风力传感器(602)、倾斜传感器(603)、湿度传感器(604)、距离传感器(605)、4g模块(606)和控制盒(607)组成,控制盒(607)固定在桥面(3)的右端面,控制盒(607)为方形盒状结构,控制盒(607)内安装有微处理器(601),控制盒(607)内还安装有4g模块(606),4g模块(606)与微处理器(601)电性相连,4g模块(606)通过无线与计算机终端相连。

    5.如权利要求1所述混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,其特征在于:所述桥面(3)上安装有风力传感器(602),风力传感器(602)与微处理器(601)电性相连。

    6.如权利要求1所述混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,其特征在于:所述连接块(2)上安装有一个倾斜传感器(603),倾斜传感器(603)与微处理器(601)电性相连。

    7.如权利要求1所述混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,其特征在于:所述桥面(3)顶端面呈线性阵列状预埋有湿度传感器(604),湿度传感器(604)与微处理器(601)电性相连。

    8.如权利要求7所述混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,其特征在于:所述湿度传感器(604)顶端面位于桥面(3)下方0.2cm处。

    9.如权利要求1所述混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,其特征在于:所述桥面(3)左侧位置安装有距离传感器(605),距离传感器(605)与微处理器(601)电性相连。

    10.如权利要求3所述混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,其特征在于:每个所述卡接座(502)上均螺纹连接有两根螺纹杆(503),六根螺纹杆(503)分别与三个桥墩(1)内浇筑的螺纹座螺纹连接;桥面(3)顶端面呈线性阵列状固定有辅助块(301),辅助块(301)为长方形块状结构,每个辅助块(301)位于每个湿度传感器(604)的后侧0.1cm处,辅助块(301)与车轮对正,辅助块(301)为湿度传感器(604)的防护结构以及检测扩展结构。


    技术总结
    本发明提供了混凝土组合箱形梁横桥向倾覆过程及破坏特征分析系统,涉及分析系统技术领域,包括:桥墩。通过距离传感器的设置,一方面,能够将车辆距离桥面左侧的位置信息进行测量,而后通过微处理器和4G模块输送给计算机终端,通过计算机终端进行分析,保证了测试精度,另一方面,通过距离传感器,能够指引车辆的行驶位置,通过改变车辆的行驶位置,可实现是范围的扩展;通过固定组件的设置,能够提高连接块的稳定性,降低了桥面倾斜甚至坍塌的几率,安全性高,解决了现有装置虽然能够模拟车辆在桥面上行驶,但是车辆在桥面上行驶的具体位置也会对桥面的受力造成影响,而不能够通过结构上的改进实现引导车辆在不同位置上进行行驶的问题。

    技术研发人员:朱力,刘伟,王照,李佳欢,赵冠远
    受保护的技术使用者:北京交通大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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