[发明专利]一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统

说明书

本发明公开了一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统，包括竖向撞击装置、轴向加载装置、夹持装置和试件；所述竖向撞击装置包括固定于地面的钢架（1），所述钢架（1）的顶部横梁设有提升机，所述提升机通过吊索及脱钩机构连接落锤，落锤由锤体（2）和可拆卸的锤头（3）组成，所述钢架（1）内两侧对称布置有两根轨道（4），所述锤体（2）位于两根轨道（4）之间。本发明系统设计合理，适用性强，方便组装，构件更换方便且能够实现侧向撞击作用下的压弯边界条件。

技术领域

本发明属于构件灾害模拟装置技术领域，涉及应用于自重式落锤试验，具体为一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统。

背景技术

近年来，为了满足交通出行，促进人们生活质量的提高，我国大力发展桥梁工程，越来越多的高架桥出现在城市中，随之产生的高架桥墩受汽车撞击事件也不断发生，据统计北京的百分之五十以上的高架桥桥墩都遭受过超高车辆的撞击，同时轮船撞击大桥桥墩的情况也时有发生。目前针对桥墩抗撞性能的研究主要集中在轴压情况下，但实际结构中的柱或桥墩多为压弯构件，撞击过程中，构件的抗撞性能受到初始弯矩与挠度的影响，其受力、变形机理与轴压构件显著不同。

由于操作简便以及良好的模拟效果，目前自重式落锤冲击试验机是一种较为广泛采用的撞击试验装置。为了将初始弯矩与挠度考虑到撞击过程之中，应该对自重式落锤冲击试验机的边界条件进行改良，因此，有必要研究出一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统。

发明内容

本发明目的是提供一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统，该系统可用于测试机械工程、航空航天和各种材料的结构元件，以及用于土木工程领域中结构构件的抗撞击性能研究等，可较为准确模拟出实际工程工况。

为了创造以上条件，本发明所采用的技术方案如下：

一种实现侧向撞击作用下的压弯边界条件实验系统，包括竖向撞击装置、轴向加载装置、夹持装置和试件。

所述竖向撞击装置包括固定于地面的钢架，所述钢架的顶部横梁设有提升机，所述提升机通过吊索及脱钩机构连接落锤，落锤由锤体和可拆卸的锤头组成，所述钢架内两侧对称布置有两根轨道，所述锤体位于两根轨道之间。

所述落锤下方放置有试件，通过轴向加载装置在试件的一端或者两端加载有偏移轴向载荷；即：所述试件的一侧端面设有端板，所述端板上安装有一对偏心耳座，所述偏心耳座通过转动轴与铰接支座上的铰接耳座连接，所述铰接支座位于夹持装置中，所述铰接支座和该侧的反力架之间安装有轴向加载装置，所述试件的另一侧端部位于夹持装置中、且通过垫块抵靠该侧的反力架；或者，所述试件的两侧端面均设有端板，两侧的端板上均安装有一对偏心耳座，两侧的偏心耳座均通过转动轴与铰接支座上的铰接耳座连接，两侧的铰接支座分别位于夹持装置中，两侧的铰接支座均与该侧的反力架之间安装有轴向加载装置。

上述实验系统中，落锤分为锤头和锤体，锤体可改变配重，锤头可拆卸更换，通过落锤来实现侧向撞击；铰接支座与夹持装置组成一个完整的铰支约束体系，铰接约束体系与端板通过由转动轴组成的转动体系相连接，实现了端板可绕转动轴转动，在铰接支座处进行轴向力加载，通过端板转动和端板上偏心耳座的连接孔的偏移将铰接支座处传来的轴压荷载转换成偏压荷载作用于试件上。同时，通过端板上偏心耳座的连接孔偏移的大小来改变偏心距。

使用本系统时，先根据试件长度与撞击位置确定夹持装置的位置，可以在试件的两端或者一端设置有铰接支座，然后将铰接支座置于夹持装置中。根据试验要求选择端板上偏心耳座的连接孔的偏移大小（根据偏移规格，预先制备有多种规格的偏心耳座），随后将端板的连接孔和铰接支座的连接孔对齐，用转动轴穿过连接孔，确认端板可绕转动轴转动后，夹持装置锁紧铰接支座，完成试件的装配，即达到试验要求。最后选择落锤配重、落锤提升高度以及锤头形状，检查确认后释放落锤，落锤撞击试件，撞击力通过冲击力传感器传入计算机，同时，可进行轴向加载，轴向荷载通过端板转动和端板连接孔的偏移转换成偏压轴向荷载。