[发明专利]柱状试件横向动态均布加载试验装置

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构力学试验技术领域，特别是一种能够测试梁、柱等轴向受力的柱状试件在横向冲击均布动荷载作用下的动态力学性能的试验装置。

背景技术

目前，燃气爆炸、恐怖袭击等偶然性爆炸灾害频繁发生，常常造成工程结构损伤破坏，乃至坍塌。因此，柱状试件，如梁、柱等结构试件在爆炸荷载作用下的动力响应一直是学术界的研究热点。在常见比例爆距范围，通常认为试件上的爆炸荷载是均布动荷载，由于野外爆炸试验难度大、费用高，所以人们一直致力于寻找一种在实验室范围内模拟结构上均布动荷载(爆炸)的试验方法，以减小实验难度，降低实验成本。

目前实验室模拟冲击(爆炸)动荷载的装置主要有：模爆器、爆坑、轻气炮，SHPB和落锤等。模爆器和爆坑试验费用高、危险性大、试验条件苛刻，所需炸药不易获得，且荷载持续时间长于实际情况。SHPB和轻气炮的试验只能针对材料，无法对结构试件施加荷载。

落锤虽然在荷载作用时间和量级上接近爆炸，但是无法实现均布加载，主要应用于结构试件的拟静力加载。对于冲击动载下的研究较少，其适用条件和关键影响因素也尚待进一步研究，且对于结构柱或约束梁等轴向受力试件来说，目前的实验装置不能实现在横向均布荷载和轴向力两种荷载共同作用下的动力响应性能测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柱状试件横向动态均布加载试验装置，能够测试梁、柱等柱状试件在横向均布动荷载和轴向力共同作用下的动力响应特性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种柱状试件横向动态均布加载试验装置，包括位于所述柱状试件一端的反力墙、置于试件下方且靠近试件两端的二个支座、紧贴试件另一端的钢挡板，还包括锚杆和水平作动器，所述锚杆一端与所述钢挡板垂直固连，另一端固定在所述反力墙的竖向槽道内，所述水平作动器置于所述反力墙与试件之间，其一端固定在反力墙上，另一端顶住试件靠近反力墙的一端，还包括与地基平面垂直的门式导轨、可沿所述门式导轨自由下滑的负重横梁，所述负重横梁下侧中部固连有落锤锤头，在所述试件上部设有水囊(5)，所述水囊上部设有钢质分配梁。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、加载方式灵活多样：本发明能实现三种加载方式下的动力响应特性测试，即①构件横向均布冲击荷载加载(模拟横向均布动荷载)；②试件进行轴向力加载(模拟长柱受轴压，卧式试验)；③试件横向均布力和轴向力同时加载(模拟长柱受均布荷载作用，卧式试验)。

2、系统安装简单，灵活性强，测试精度高，节省试验空间。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明柱状试件横向动态均布加载试验装置的主视图。

图2为图1的右视图。

图3为图1的立体视图。

图中，1.导轨，2.负重横梁，3.落锤锤头，4.钢质分配梁，5.水囊，6.试件，7.锚杆,8.钢挡板，9.支座，10.地基，11.反力墙，12.横向作动器，13压强传感器，14.应变片，15.PC板气囊挡板，16.地面过渡板，17.位移传感器。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明柱状试件横向动态均布加载试验装置，包括位于所述柱状试件1一端的反力墙11、置于试件1下方且靠近试件1两端的二个支座9、紧贴试件1另一端的钢挡板8，还包括锚杆7和水平作动器12，所述锚杆7一端与所述钢挡板8垂直固连，另一端固定在所述反力墙11的竖向槽道内，所述水平作动器12置于所述反力墙11与试件1之间，其一端固定在反力墙11上，另一端顶住试件6靠近反力墙11的一端，

还包括与地基10平面垂直的门式导轨1、可沿所述门式导轨1自由下滑的负重横梁2，所述负重横梁2下侧中部固连有落锤锤头3，在所述试件1上部设有水囊5，所述水囊5上部设有钢质分配梁4。

采用钢质分配梁是因为其刚度大，不会因为较大的作动器荷载而出现屈曲，从而能够保证落锤的点冲击力经钢梁分配后，成为一个平面加载均布力传给水囊。

在所述水囊5两侧设有透明的PC板8。

为防止试验时受剪能力较弱的水囊5破坏，在所述水囊5长度方向两侧设有透明的PC板水囊挡板15。

由于水囊材料的抗剪性能较弱，在落锤大几十吨力的冲击作用下，容易被剪坏。所以应保证两侧的钢化PC挡板紧贴试件两侧，不留缝隙。为了不影响试件破坏现象的观察和测量，采用透明的PC板作为水囊均布加载系统的围护。PC板还可以防止工字钢梁和分配梁跌落而产生危险。