柱狀試件橫向動(dòng)態(tài)均布加載試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種能夠測(cè)試梁、柱等軸向受力的柱狀試件在橫向沖擊均布動(dòng)荷載作用下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，燃?xì)獗?、恐怖襲擊等偶然性爆炸災(zāi)害頻繁發(fā)生，常常造成工程結(jié)構(gòu)損傷破壞，乃至坍塌。因此，柱狀試件，如梁、柱等結(jié)構(gòu)試件在爆炸荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)一直是學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。在常見(jiàn)比例爆距范圍，通常認(rèn)為試件上的爆炸荷載是均布動(dòng)荷載，由于野外爆炸試驗(yàn)難度大、費(fèi)用高，所以人們一直致力于尋找一種在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)模擬結(jié)構(gòu)上均布動(dòng)荷載(爆炸)的試驗(yàn)方法，以減小實(shí)驗(yàn)難度，降低實(shí)驗(yàn)成本。
[0003]目前實(shí)驗(yàn)室模擬沖擊(爆炸)動(dòng)荷載的裝置主要有:模爆器、爆坑、輕氣炮，SHPB和落錘等。模爆器和爆坑試驗(yàn)費(fèi)用高、危險(xiǎn)性大、試驗(yàn)條件苛刻，所需炸藥不易獲得，且荷載持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于實(shí)際情況。SHPB和輕氣炮的試驗(yàn)只能針對(duì)材料，無(wú)法對(duì)結(jié)構(gòu)試件施加荷載。
[0004]落錘雖然在荷載作用時(shí)間和量級(jí)上接近爆炸，但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)均布加載，主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)試件的擬靜力加載。對(duì)于沖擊動(dòng)載下的研究較少，其適用條件和關(guān)鍵影響因素也尚待進(jìn)一步研究，且對(duì)于結(jié)構(gòu)柱或約束梁等軸向受力試件來(lái)說(shuō)，目前的實(shí)驗(yàn)裝置不能實(shí)現(xiàn)在橫向均布荷載和軸向力兩種荷載共同作用下的動(dòng)力響應(yīng)性能測(cè)試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種柱狀試件橫向動(dòng)態(tài)均布加載試驗(yàn)裝置，能夠測(cè)試梁、柱等柱狀試件在橫向均布動(dòng)荷載和軸向力共同作用下的動(dòng)力響應(yīng)特性。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種柱狀試件橫向動(dòng)態(tài)均布加載試驗(yàn)裝置，包括位于所述柱狀試件一端的反力墻、置于試件下方且靠近試件兩端的二個(gè)支座、緊貼試件另一端的鋼擋板，還包括錨桿和水平作動(dòng)器，所述錨桿一端與所述鋼擋板垂直固連，另一端固定在所述反力墻的豎向槽道內(nèi)，所述水平作動(dòng)器置于所述反力墻與試件之間，其一端固定在反力墻上，另一端頂住試件靠近反力墻的一端，還包括與地基平面垂直的門(mén)式導(dǎo)軌、可沿所述門(mén)式導(dǎo)軌自由下滑的負(fù)重橫梁，所述負(fù)重橫梁下側(cè)中部固連有落錘錘頭，在所述試件上部設(shè)有水囊(5)，所述水囊上部設(shè)有鋼質(zhì)分配梁。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:
[0008]1、加載方式靈活多樣:本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)三種加載方式下的動(dòng)力響應(yīng)特性測(cè)試，即①構(gòu)件橫向均布沖擊荷載加載(模擬橫向均布動(dòng)荷載)試件進(jìn)行軸向力加載(模擬長(zhǎng)柱受軸壓，臥式試驗(yàn))試件橫向均布力和軸向力同時(shí)加載(模擬長(zhǎng)柱受均布荷載作用，臣卜式試驗(yàn))。
[0009]2、系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單，靈活性強(qiáng)，測(cè)試精度高，節(jié)省試驗(yàn)空間。
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明柱狀試件橫向動(dòng)態(tài)均布加載試驗(yàn)裝置的主視圖。
[0012]圖2為圖1的右視圖。
[0013]圖3為圖1的立體視圖。
[0014]圖中，1.導(dǎo)軌，2.負(fù)重橫梁，3.落錘錘頭，4.鋼質(zhì)分配梁，5.水囊，6.試件，7.錨桿，8.鋼擋板，9.支座，10.地基，11.反力墻，12.橫向作動(dòng)器，13壓強(qiáng)傳感器，14.應(yīng)變片，15.PC板氣囊擋板，16.地面過(guò)渡板，17.位移傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1-3所示，本發(fā)明柱狀試件橫向動(dòng)態(tài)均布加載試驗(yàn)裝置，包括位于所述柱狀試件1 一端的反力墻11、置于試件1下方且靠近試件1兩端的二個(gè)支座9、緊貼試件1另一端的鋼擋板8，還包括錨桿7和水平作動(dòng)器12，所述錨桿7 —端與所述鋼擋板8垂直固連，另一端固定在所述反力墻11的豎向槽道內(nèi)，所述水平作動(dòng)器12置于所述反力墻11與試件1之間，其一端固定在反力墻11上，另一端頂住試件6靠近反力墻11的一端，
[0016]還包括與地基10平面垂直的門(mén)式導(dǎo)軌1、可沿所述門(mén)式導(dǎo)軌1自由下滑的負(fù)重橫梁2，所述負(fù)重橫梁2下側(cè)中部固連有落錘錘頭3，在所述試件1上部設(shè)有水囊5，所述水囊5上部設(shè)有鋼質(zhì)分配梁4。
[0017]采用鋼質(zhì)分配梁是因?yàn)槠鋭偠却?，不?huì)因?yàn)檩^大的作動(dòng)器荷載而出現(xiàn)屈曲，從而能夠保證落錘的點(diǎn)沖擊力經(jīng)鋼梁分配后，成為一個(gè)平面加載均布力傳給水囊。
[0018]在所述水囊5兩側(cè)設(shè)有透明的PC板8。
[0019]為防止試驗(yàn)時(shí)受剪能力較弱的水囊5破壞，在所述水囊5長(zhǎng)度方向兩側(cè)設(shè)有透明的PC板水囊擋板15。
[0020]由于水囊材料的抗剪性能較弱，在落錘大幾十噸力的沖擊作用下，容易被剪壞。所以應(yīng)保證兩側(cè)的鋼化PC擋板緊貼試件兩側(cè)，不留縫隙。為了不影響試件破壞現(xiàn)象的觀察和測(cè)量，采用透明的PC板作為水囊均布加載系統(tǒng)的圍護(hù)。PC板還可以防止工字鋼梁和分配梁跌落而產(chǎn)生危險(xiǎn)。
[0021]在所述水平作動(dòng)器12與試件1之間設(shè)有壓力傳感器。
[0022]在水囊5內(nèi)部和/或試件6表面設(shè)置有壓強(qiáng)傳感器13。
[0023]所述試件6為鋼筋混凝土試件，其鋼筋表面黏貼有應(yīng)變片14。
[0024]在所述支座91、92與地基10之間設(shè)有地面過(guò)渡板16。
[0025]在所述地面過(guò)渡板16之外的地基10上設(shè)有位移傳感器17。
[0026]為提高試驗(yàn)的方便程度和自動(dòng)化水平，在水平作動(dòng)器12的作動(dòng)缸前設(shè)有壓力傳感器。在水囊5內(nèi)部和試件6表面均設(shè)置有壓強(qiáng)傳感器13。在試件6內(nèi)的鋼筋表面黏貼有應(yīng)變片14。在試驗(yàn)場(chǎng)地四周設(shè)置有位移傳感器17。
[0027]所述落錘錘頭3焊接在所述負(fù)重橫梁2下側(cè)中部。從而保證落錘錘頭3發(fā)力集中，更好提供點(diǎn)沖擊力。
[0028]所述錨桿7 —端與所述鋼擋板8通過(guò)螺栓垂直固連。從而可以方便調(diào)節(jié)試件1與水平作動(dòng)器12之間的接觸。
[0029]本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)柱狀構(gòu)件如梁、柱等三種加載方式下的動(dòng)力響應(yīng)特性測(cè)試，即①構(gòu)件橫向均布沖擊荷載加載(模擬橫向均布動(dòng)荷載)試件進(jìn)行軸向力加載(模擬長(zhǎng)柱受軸壓，臥式試驗(yàn))試件橫向均布力和軸向力同時(shí)加載(模擬長(zhǎng)柱受均布荷載作用，臥式試驗(yàn))。
[0030]當(dāng)需要模擬梁柱試件受均布荷載作用時(shí)，試件6兩端放置在已固定在地面過(guò)渡板16的支座9上，試件6上方放置裝滿水的水囊5，水囊5上放置一塊與水囊尺寸相當(dāng)?shù)膭偠却箐撡|(zhì)分配梁4。負(fù)重橫梁2沿導(dǎo)軌1下落，落錘錘頭3撞擊在鋼質(zhì)分配梁4上，鋼質(zhì)分配梁4傳力給水囊5，水囊5傳力至試件6即達(dá)到給試件施加均布沖擊動(dòng)荷載的目的。力的傳遞路徑為:落錘錘頭3 —鋼質(zhì)分配梁5 —水囊5 —試件6。
[0031]落錘沖擊水囊動(dòng)態(tài)均布加載試驗(yàn)裝置是通過(guò)平臥的試件上方放置裝滿水的水囊，水囊上放置一塊與水囊水平截面積相當(dāng)?shù)匿撡|(zhì)分配梁，鋼質(zhì)分配梁剛度大。水囊實(shí)現(xiàn)均布加載的原因是水囊可以隨著試件的變形撓曲而保持與試件受壓表面的緊密貼合；且水囊相對(duì)于氣囊剛度較大，可以配合作動(dòng)器順利量測(cè)試件抗力曲線下降段。
[0032]當(dāng)需要模擬梁柱構(gòu)件受軸力荷載試驗(yàn)時(shí)，試件6兩端放置在已固定在地面過(guò)渡板16的支座9上，已張拉的錨桿7 —端穿過(guò)鋼擋板8，由螺栓擰緊頂在試件6 —側(cè)，另一端通過(guò)螺栓連接在反力墻11豎槽道內(nèi)。錨桿軸力加載系統(tǒng)是通過(guò)設(shè)置在反力墻上11的水平作動(dòng)器12頂住已被錨桿7約束的試件6端部產(chǎn)生反作用力而對(duì)試件6施加軸力。
[0033]本系統(tǒng)可以將軸力和均布沖擊動(dòng)荷載配合使用，達(dá)到模擬梁柱構(gòu)件同時(shí)受橫向受均布動(dòng)荷載和軸向受軸力作用的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柱狀試件橫向動(dòng)態(tài)均布加載試驗(yàn)裝置，包括位于所述柱狀試件(1) 一端的反力墻(11)、置于試件(1)下方且靠近試件(1)兩端的二個(gè)支座(9)、緊貼試件(1)另一端的鋼擋板(8)，還包括錨桿(7)和水平作動(dòng)器(12)，所述錨桿(7) —端與所述鋼擋板(8)垂直固連，另一端固定在所述反力墻(11)的豎向槽道內(nèi)，所述水平作動(dòng)器(12) —端固定在反力墻(11)上，另一端頂住試件(6)靠近反力墻(11)的一端，其特征在于:還包括與地基(10)平面垂直的門(mén)式導(dǎo)軌⑴、可沿所述門(mén)式導(dǎo)軌⑴自由下滑的負(fù)重橫梁(2)，所述負(fù)重橫梁(2)下側(cè)中部固連有落錘錘頭(3)，在所述試件(1)上部設(shè)有水囊(5)，所述水囊(5)上部設(shè)有鋼質(zhì)分配梁(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:在所述水囊(5)兩側(cè)設(shè)有透明的PC板⑶。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:在水囊(5)內(nèi)部和/或試件(6)表面設(shè)置有壓強(qiáng)傳感器(13)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:在所述水平作動(dòng)器(12)與試件(1)之間設(shè)有壓力傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試件(6)為鋼筋混凝土試件，其鋼筋表面黏貼有應(yīng)變片(14)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:在所述支座(9)與地基(10)之間設(shè)有地面過(guò)渡板(16)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:在所述地面過(guò)渡板(16)之外的地基(10)上設(shè)有位移傳感器(17)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述落錘錘頭(3)焊接在所述負(fù)重橫梁⑵下側(cè)中部。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述錨桿(7)—端與所述鋼擋板(8)通過(guò)螺栓垂直固連。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種柱狀試件橫向動(dòng)態(tài)均布加載試驗(yàn)裝置，包括反力墻(11)、支座(9)、鋼擋板(8)、錨桿(7)和水平作動(dòng)器(12)，水平作動(dòng)器(12)一端固定在反力墻(11)上，另一端頂住試件(6)靠近反力墻(11)的一端，還包括與地基(10)平面垂直的門(mén)式導(dǎo)軌(1)、可沿所述門(mén)式導(dǎo)軌(1)自由下滑的負(fù)重橫梁(2)，負(fù)重橫梁(2)下側(cè)中部固連有落錘錘頭(3)，在試件(1)上部設(shè)有水囊(5)，水囊(5)上部設(shè)有鋼質(zhì)分配梁(4)。本發(fā)明能夠測(cè)試梁、柱等柱狀試件在橫向均布動(dòng)荷載和軸向力共同作用下的動(dòng)力響應(yīng)特性。
【IPC分類】G01N3/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105372118
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510837161
【發(fā)明人】陳力, 方秦, 潘騰, 張亞棟, 相恒波, 柳錦春
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日