CN106248507A - 一种土木工程结构爆炸损伤实验平台 - Google Patents

Abstract

一种土木工程结构爆炸损伤实验平台，属于土木工程结构实验技术领域，涉及一种可供梁板柱等土木工程结构爆炸损伤实验的加载平台装置，所解决的技术问题是提供一种方便携带运输、适用多种土木工程结构开展爆炸实验的实验加载平台装置，所采用的技术方案：三脚架装置包括吊盘和围在实验加载平台两侧的三角脚杆，在吊盘底部还设有挂环；实验加载平台结构为：梯式框架水平设置，两个凳式支架通过高强螺栓竖直连接在梯式框架两端，两个弦式撑杆通过高强螺栓对称连接在两个凳式支架顶部两侧，两个盖板通过高强螺栓将测试构件的两端夹紧在两个凳式支架上方，爆压测试装置设置在弦式撑杆上，在梯式框架还铺设有袋装细沙，本发明应用于土木结构爆炸实验。

Description

一种土木工程结构爆炸损伤实验平台

技术领域

一种土木工程结构爆炸损伤实验平台，属于土木工程结构实验技术领域，具体涉及一种可供梁板柱等土木工程结构爆炸损伤实验的加载平台装置。

背景技术

结构实验是探究结构在荷载作用下的重要手段，爆炸作用为一种特殊的荷载，主要特征为短时间内冲击波的局部激励，不同于结构恒载的静力性质，也不同于地震荷载动荷载的全结构激励。由于爆炸实验本身的危险性及药物流通的严格管制，土木工程结构领域内进行爆炸实验较少，已开展的实验大多基于化工药物实验平台装置，目前尚未开发针对本领域内的结构实验加载平台方法，严重制约了爆炸作用下梁板柱等土木工程结构的性能实验研究。

发明专利CN201310275300.6公开了一种水下爆炸冲击波等效加载实验装置，解决了炸药式水下爆炸冲击波实验室内测试装置，针对药物本身开展测试，无法测试梁板等土木结构在爆炸作用下的结构力学性能；发明专利CN201210304500.5公开了一种在超低温环境下进行气体爆炸特性测定的方法，针对可燃气体本身进行测试，未能针对土木结构本身进行测试，无法提供有益的借鉴。因此设计一种实验平台结构本身可防爆、能灵活适应各种土木工程结构抗爆实验、方便拆卸运输的实验加载平台方法对开展此类实验具有重要意义。

发明内容

针对现有土木工程结构实验平台尚无针对爆炸作用下实验加载平台装置的现状，本发明所要解决的技术问题是提供一种方便携带运输、适用多种土木工程结构开展爆炸实验的实验加载平台装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：一种土木工程结构爆炸损伤实验平台，包括三脚架装置和实验加载平台；

所述三脚架装置包括吊盘和围在实验加载平台两侧的三角脚杆，所述三角脚杆连接在吊盘底部并且在三角脚杆中部灌注有细沙混凝土，在所述吊盘底部还设置有用于悬挂炸药的挂环；

所述实验加载平台包括爆压测试装置、梯式框架、两个凳式支架、两个弦式撑杆和两个盖板，所述梯式框架水平设置，所述两个凳式支架通过高强螺栓竖直连接在梯式框架两端，所述两个弦式撑杆通过高强螺栓对称连接在两个凳式支架顶部两侧，所述两个盖板通过高强螺栓将测试构件的两端夹紧在两个凳式支架上方，所述爆压测试装置设置在弦式撑杆上用于安装爆压传感器，在所述梯式框架上还铺设有袋装细沙。所述三脚架装置的吊盘为三脚式吊盘，并且吊盘的三脚均为开有螺栓孔的空心管，所述三角脚杆的上端也为开有螺栓孔的空心管，三角脚杆的上端插入吊盘的三脚后通过高强螺栓连接固定；

所述实验加载平台的弦式撑杆均匀开有多个螺栓孔，所述梯式框架的两侧也均匀开有多个与弦式撑杆螺栓孔位置对应的螺栓孔，所述凳式支架通过高强螺栓插入不同的弦式撑杆螺栓孔、梯式支架螺栓孔实现对两个凳式支架之间距离的调整，所述凳式支架顶部四角均开有两个连接盖板用的螺栓孔。

所述爆压测试装置截面为环状，在爆压测试装置侧面设有固定爆压传感器的连接孔。

所述细沙混凝土等级不小于C40，所述高强螺栓采用10.9级大六角高强螺栓，所述吊盘、三角脚杆、梯式框架、凳式支架、弦式撑杆和盖板制作材料均为型号为Q345B的钢构件。

所述凳式支架为四腿式支撑并且四腿均采用方钢管制作，所述梯式框架、弦式撑杆也均采用方钢管制作，所述三角脚杆采用圆钢管制作。

所述的三角脚杆为外径不小于30mm的圆钢管，所述的凳式支架四腿均固定连接在梯式框架上。

本发明和现有技术相比具有以下有益效果。

一、本发明首先根据测试构件的尺寸设定两个凳式支架之间的距离，然后通过高强螺栓来连接凳式支架、梯式框架和弦式撑杆，并在梯式框架上铺设袋装细沙，接着通过盖板将测试构件压在凳式支架顶部并通过高强螺栓固定，同时需要选择爆压测试位置来固定爆压测试装置，最后将三脚架装置放置到实验加载平台两侧，在吊盘的挂环悬挂炸药，准备爆炸损伤实验；

本发明的三脚架装置以及实验加载平台结构简单、工作稳定、安全性高，三脚架装置通过在三角脚杆内部填孔细沙混凝土，可提高三角脚杆的迎爆面受荷，降低三脚架装置的变形及应力水平；同时三角脚杆与吊盘底部采用螺栓固定，易于拆卸搬运，根据地面的平整度不同需要更换不同高度的脚杆时也更加方便；

实验加载平台通过采用凳式支架，可以方便梁板式结构试件的放置与固定，梯式框架、弦式撑杆为凳式支架提供侧向约束，防止凳式支架腿部构件失稳，梯式框架应铺设袋装细沙，用于实验加载平台的压重及吸收冲击波作用下产生的高速碎片。

二、本发明由于梯式框架、弦式撑杆均开有多个螺栓孔，因此当需要根据测试构件的尺寸变化两个凳式支架的距离时，调节方便，只需移动到合适的螺栓孔后再用高强螺栓连接即可。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明三脚架装置的分解结构示意图。

图3是本发明实验加载平台的分解结构示意图。

图4是本发明测试构件采用盖板与实验加载平台的凳式支架连接的分解结构示意图。

图中，1、吊盘；2、三角脚杆；3、测试构件；4、盖板；5、弦式撑杆；6、凳式支架；7、梯式框架；8、高强螺栓；9、爆压测试装置；10、细沙混凝土；11、挂环。

具体实施方式

如图1-图4所示，一种土木工程结构爆炸损伤实验平台，包括三脚架装置和实验加载平台；

所述三脚架装置包括吊盘1和围在实验加载平台两侧的三角脚杆2，所述三角脚杆2连接在吊盘1底部并且在三角脚杆2中部灌注有细沙混凝土10，在所述吊盘1底部还设置有用于悬挂炸药的挂环11；

所述实验加载平台包括爆压测试装置9、梯式框架7、两个凳式支架6、两个弦式撑杆5和两个盖板4，所述梯式框架7水平设置，所述两个凳式支架6通过高强螺栓8竖直连接在梯式框架7两端，所述两个弦式撑杆5通过高强螺栓8对称连接在两个凳式支架6顶部两侧，所述两个盖板4通过高强螺栓8将测试构件3的两端夹紧在两个凳式支架6上方，所述爆压测试装置9设置在弦式撑杆5上用于安装爆压传感器，在所述梯式框架7上还铺设有袋装细沙。所述三脚架装置的吊盘1为三脚式吊盘，并且吊盘1的三脚均为开有螺栓孔的空心管，所述三角脚杆2的上端也为开有螺栓孔的空心管，三角脚杆2的上端插入吊盘1的三脚后通过高强螺栓8连接固定；

所述实验加载平台的弦式撑杆5均匀开有多个螺栓孔，所述梯式框架7的两侧也均匀开有多个与弦式撑杆5螺栓孔位置对应的螺栓孔，所述凳式支架6通过高强螺栓8插入不同的弦式撑杆5螺栓孔、梯式支架7螺栓孔实现对两个凳式支架6之间距离的调整，所述凳式支架6顶部四角均开有两个连接盖板4用的螺栓孔。

所述爆压测试装置9截面为环状，在爆压测试装置9侧面设有固定爆压传感器的连接孔。

所述细沙混凝土10等级不小于C40，所述高强螺栓8采用10.9级大六角高强螺栓，所述吊盘1、三角脚杆2、梯式框架7、凳式支架6、弦式撑杆5和盖板4制作材料均为型号为Q345B的钢构件。

所述凳式支架6为四腿式支撑并且四腿均采用方钢管制作，所述梯式框架7、弦式撑杆5也均采用方钢管制作，所述三角脚杆2采用圆钢管制作。

所述的三角脚杆2为外径不小于30mm的圆钢管，所述的凳式支架6四腿均固定连接在梯式框架7上。

需要说明的是，凳式支架6与盖板4通过高强螺栓8连接时，如果只是连接测试构件3一侧的高强螺栓8对测试构件3进行夹紧，则可以实现对测试构件3在铰接式约束方式的测试，此时测试构件3即可以水平移动也可以沿着高强螺栓8上下转动，如果连接测试构件3两侧的高强螺栓8，则可以实现对测试构件3另一种约束方式下的测试，此时测试构件3的约束方式为沿水平方向可移动、但是无法上下转动。由于凳式支架6、盖板4的四角均开有两个螺栓孔，因此当连接高强螺栓8时，需要根据实际情况决定凳式支架6、盖板4的每个角是连接一个高强螺栓8还是连接两个高强螺栓8。

本发明可采用40mm宽4mm厚的方钢管，外径40mm壁厚2.5mm的圆钢管，16mm厚的钢板制造测试平台长2m，高1.2m，宽0.5的实验加载平台装置及高1.8m的悬挂炸药用三角架装置，其中16mm厚的钢板拥有制造盖板4以及凳式支架6的顶板，灌注混凝土采用C40的细沙混凝土，当实验室内及野外实验环境中，离测试结构垂直爆心距离在5cm~50cm范围时，可满足现有技术中土木结构进行爆炸测试的TNT药物当量需求，并且本发明依据上述尺寸制作的实验平台最大可进行TNT药物当量为300g的土木结构爆炸测试，TNT当量阈值较宽，即可以应用于民用领域也可以满足军用领域的需求，应用广泛。

上述实施例是对本发明结构的解释而非限制，在不脱离本发明原理前提下所作的变形也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种土木工程结构爆炸损伤实验平台，其特征在于：包括三脚架装置和实验加载平台；

所述三脚架装置包括吊盘（1）和围在实验加载平台两侧的三角脚杆（2），所述三角脚杆（2）连接在吊盘（1）底部并且在三角脚杆（2）中部灌注有细沙混凝土（10），在所述吊盘（1）底部还设置有用于悬挂炸药的挂环（11）；所述实验加载平台包括爆压测试装置（9）、梯式框架（7）、两个凳式支架（6）、两个弦式撑杆（5）和两个盖板（4），所述梯式框架（7）水平设置，所述两个凳式支架（6）通过高强螺栓（8）竖直连接在梯式框架（7）两端，所述两个弦式撑杆（5）通过高强螺栓（8）对称连接在两个凳式支架（6）顶部两侧，所述两个盖板（4）通过高强螺栓（8）将测试构件（3）的两端夹紧在两个凳式支架（6）上方，所述爆压测试装置（9）设置在弦式撑杆（5）上用于安装爆压传感器，在所述梯式框架（7）上还铺设有袋装细沙。

2.根据权利要求1所述的一种土木工程结构爆炸损伤实验平台，其特征在于：所述三脚架装置的吊盘（1）为三脚式吊盘，并且吊盘（1）的三脚均为开有螺栓孔的空心管，所述三角脚杆（2）的上端也为开有螺栓孔的空心管，三角脚杆（2）的上端插入吊盘（1）的三脚后通过高强螺栓（8）连接固定；

所述实验加载平台的弦式撑杆（5）上均匀开有多个螺栓孔，所述梯式框架（7）的两侧也均匀开有多个与弦式撑杆（5）螺栓孔位置对应的螺栓孔，所述凳式支架（6）通过高强螺栓（8）插入不同的弦式撑杆（5）螺栓孔、梯式支架（7）螺栓孔实现对两个凳式支架（6）之间距离的调整，所述凳式支架（6）顶部四角均开有两个连接盖板（4）用的螺栓孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种土木工程结构爆炸损伤实验平台，其特征在于：所述爆压测试装置（9）截面为环状，在爆压测试装置（9）侧面设有固定爆压传感器的连接孔。

4.根据权利要求1或2所述的一种土木工程结构爆炸损伤实验平台，其特征在于：所述细沙混凝土（10）等级不小于C40，所述高强螺栓（8）采用10.9级大六角高强螺栓，所述吊盘（1）、三角脚杆（2）、梯式框架（7）、凳式支架（6）、弦式撑杆（5）和盖板（4）制作材料均为型号为Q345B的钢构件。

5.根据权利要求1或2所述的一种土木工程结构爆炸损伤实验平台，其特征在于：所述凳式支架（6）为四腿式支撑并且四腿均采用方钢管制作，所述梯式框架（7）、弦式撑杆（5）也均采用方钢管制作，所述三角脚杆（2）采用圆钢管制作。

6.根据权利要求5所述的一种土木工程结构爆炸损伤实验平台，其特征在于：所述的三角脚杆（2）为外径不小于30mm的圆钢管，所述的凳式支架（6）四腿均固定连接在梯式框架（7）上。