CN113324782B - 一种承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置，包括反力框架、载荷施加机构、储能机构、试验构件固定机构及防护机构；载荷施加机构、储能机构及试验构件固定机构均位于反力框架内部，且载荷施加机构、储能机构及试验构件固定机构沿竖直方向由上至下顺序布设；防护机构位于试验构件固定机构外侧。本发明的承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置，解决了传统的静压爆破实验装置只能施加静压载荷作用的缺陷，模拟的爆破破坏形式能够更加接近实际的爆破破坏形式，有效提高了实验数据的准确性和可靠性，可以更好的开展爆破倒塌力学失稳过程的研究。
Description
技术领域
本发明属于拆除爆破工程实验技术领域，特别是涉及一种承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置。
背景技术
近年来，国家对老旧钢筋混凝土建筑物的爆破拆除工程量日益增多，而且爆破技术也在不断发展，同时工业炸药性能也在不断改善和提升，导致以往确定的爆破参数很可能不再适用于当前的爆破工程。此外，目前爆破现场周边环境的复杂程度也越来越高，这就要求爆破拆除过程中的爆破设计必须越来越精细化。
虽然国内外研究学者针对钢筋混凝土建筑物爆破方面开展了大量研究，也得出了许多具有重要意义的爆破理论，但在钢筋混凝土建筑物爆破拆除方案制定的过程中，爆破参数的计算以及炸药单耗的确定，基本上都是按照以往爆破经验进行确定的，因此缺乏准确性和系统性，同时建筑物的安全爆破拆除也难以得到保障，容易对周边环境产生安全隐患。
当建筑物爆破后未能达到预期目的时，就会产生如倒塌方向偏差甚至爆而不倒的情况，这会严重威胁周围其他建筑物的安全。
因此，只有充分掌握爆破导致钢筋混凝土柱体破坏失稳的过程，才能实施有效的控制爆破，达到安全运用爆破技术的同时预防爆破导致危害发生的目的。
但是，虽然传统的静压爆破实验装置可以用来模拟岩石和钢筋混凝土的爆破过程，但并未考虑上部载荷在爆破过程中对下方惯性动载的影响，其只能针对试验构件施加静压载荷作用，导致模拟的爆破破坏形式与实际的爆破破坏形式不相符，从而影响实验数据的准确性和可靠性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置，解决了传统的静压爆破实验装置只能施加静压载荷作用的缺陷，模拟的爆破破坏形式能够更加接近实际的爆破破坏形式，有效提高了实验数据的准确性和可靠性，可以更好的开展爆破倒塌力学失稳过程的研究。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置，包括反力框架、载荷施加机构、储能机构、试验构件固定机构及防护机构；所述载荷施加机构、储能机构及试验构件固定机构均位于反力框架内部，且载荷施加机构、储能机构及试验构件固定机构沿竖直方向由上至下顺序布设；所述防护机构位于试验构件固定机构外侧。
所述反力框架包括下反力钢板、上反力钢板及立柱；所述上反力钢板位于下反力钢板正上方，上反力钢板与下反力钢板之间由四根均布的立柱固定连接，且立柱与上反力钢板和下反力钢板之间均采用螺接方式相连。
所述载荷施加机构采用液压千斤顶；所述液压千斤顶竖直设置，液压千斤顶的活塞杆朝下，液压千斤顶的缸筒顶端与上反力钢板采用螺接方式固定连接。
所述储能机构包括外储能弹簧、内储能弹簧、上传力钢板及下传力钢板；所述上传力钢板位于液压千斤顶的活塞杆正下方，所述下传力钢板位于上传力钢板正下方；所述内储能弹簧竖直安装在上传力钢板与下传力钢板之间，内储能弹簧与上传力钢板和下传力钢板之间均采用焊接方式相连；所述外储能弹簧同轴套装在内储能弹簧外侧，外储能弹簧与上传力钢板和下传力钢板之间均采用焊接方式相连。
在所述液压千斤顶的活塞杆与上传力钢板之间安装有压力传感器，压力传感器与液压千斤顶的活塞杆顶靠接触配合，压力传感器与上传力钢板之间采用螺接方式固定连接；所述压力传感器外接有压力显示仪表。
所述压力传感器采用轮辐式压力传感器。
所述试验构件固定机构包括上构件固定套及下构件固定套；所述上构件固定套位于下传力钢板正下方，上构件固定套与下传力钢板之间采用焊接方式相连；所述下构件固定套位于上构件固定套正下方，下构件固定套与下反力钢板之间采用焊接方式相连；所述下构件固定套固定套装在试验构件的底端，所述上构件固定套固定套装在试验构件的顶端，在下构件固定套与试验构件之间安装有构件辅助固定螺栓。
所述防护机构包括四块缓冲吸能板，四块缓冲吸能板首尾相连形成方形围挡，试验构件位于方形围挡的中间；在所述缓冲吸能板的内外表面均覆盖有钢格栅网，四块缓冲吸能板之间整体采用钢绳固定连接。
本发明的有益效果：
本发明的承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置，解决了传统的静压爆破实验装置只能施加静压载荷作用的缺陷，模拟的爆破破坏形式能够更加接近实际的爆破破坏形式，有效提高了实验数据的准确性和可靠性，可以更好的开展爆破倒塌力学失稳过程的研究。
附图说明
图1为本发明的承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置的立体图；
图2为本发明的承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置(防护机构未示出)的正视图；
图中，1—下反力钢板，2—上反力钢板，3—立柱，4—液压千斤顶，5—外储能弹簧，6—内储能弹簧，7—上传力钢板，8—下传力钢板，9—压力传感器，10—上构件固定套，11—下构件固定套，12—试验构件，13—构件辅助固定螺栓，14—缓冲吸能板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1、2所示，一种承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置，包括反力框架、载荷施加机构、储能机构、试验构件固定机构及防护机构；所述载荷施加机构、储能机构及试验构件固定机构均位于反力框架内部，且载荷施加机构、储能机构及试验构件固定机构沿竖直方向由上至下顺序布设；所述防护机构位于试验构件固定机构外侧。
所述反力框架包括下反力钢板1、上反力钢板2及立柱3；所述上反力钢板2位于下反力钢板1正上方，上反力钢板2与下反力钢板1之间由四根均布的立柱3固定连接，且立柱3与上反力钢板2和下反力钢板1之间均采用螺接方式相连。
所述载荷施加机构采用液压千斤顶4；所述液压千斤顶4竖直设置，液压千斤顶4的活塞杆朝下，液压千斤顶4的缸筒顶端与上反力钢板2采用螺接方式固定连接。
所述储能机构包括外储能弹簧5、内储能弹簧6、上传力钢板7及下传力钢板8；所述上传力钢板7位于液压千斤顶4的活塞杆正下方，所述下传力钢板8位于上传力钢板7正下方；所述内储能弹簧6竖直安装在上传力钢板7与下传力钢板8之间，内储能弹簧6与上传力钢板7和下传力钢板8之间均采用焊接方式相连；所述外储能弹簧5同轴套装在内储能弹簧6外侧，外储能弹簧5与上传力钢板7和下传力钢板8之间均采用焊接方式相连。
本实施例中，外储能弹簧5的线径为40mm，外储能弹簧5的中径为200mm，外储能弹簧5的高度为499mm，外储能弹簧5的圈数为7圈；内储能弹簧6的线径为25mm，内储能弹簧6的中径为120mm，内储能弹簧6的高度为493mm，内储能弹簧6的圈数为12圈，内储能弹簧6加配有6mm的垫层。
在所述液压千斤顶4的活塞杆与上传力钢板7之间安装有压力传感器9，压力传感器9与液压千斤顶4的活塞杆顶靠接触配合，压力传感器9与上传力钢板7之间采用螺接方式固定连接；所述压力传感器9外接有压力显示仪表。
本实施例中，液压千斤顶4的最大载荷为20T，液压千斤顶4的重量为8.4kg，缸筒高度为210mm，缸筒直径为84mm，活塞杆行程为150mm，活塞杆直径为50mm。
所述压力传感器9采用轮辐式压力传感器。
本实施例中，压力传感器9的最大载荷为30T，压力传感器9的直径为125mm，压力传感器9的高度为52mm。
所述试验构件固定机构包括上构件固定套10及下构件固定套11；所述上构件固定套10位于下传力钢板8正下方，上构件固定套10与下传力钢板8之间采用焊接方式相连；所述下构件固定套11位于上构件固定套10正下方，下构件固定套11与下反力钢板1之间采用焊接方式相连；所述下构件固定套11固定套装在试验构件12的底端，所述上构件固定套10固定套装在试验构件12的顶端，在下构件固定套11与试验构件12之间安装有构件辅助固定螺栓13。
所述防护机构包括四块缓冲吸能板14，四块缓冲吸能板14首尾相连形成方形围挡，试验构件12位于方形围挡的中间；在所述缓冲吸能板14的内外表面均覆盖有钢格栅网，四块缓冲吸能板14之间整体采用钢绳固定连接。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程：
实验前，先检查仪器运行和实验装置的稳定性，然后控制液压千斤顶4匀速加载至设定压力，压力值实时通过压力传感器9进行检测，同时通过压力传感器9的压力显示仪表进行实时显示，并且在压力达到设定值后，外储能弹簧5和内储能弹簧6也同步完成压缩储能。
上述准备工作完成后，先在试验构件12完成装药，然后将四块缓冲吸能板14安装到位形成围挡防护，在确保前期工作无误后实施爆破，外储能弹簧5和内储能弹簧6在爆破过程中释放能量形成惯性动载作用，最后对爆破效果进行分析。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
Claims (5)
1.一种承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置，其特征在于：包括反力框架、载荷施加机构、储能机构、试验构件固定机构及防护机构；所述载荷施加机构、储能机构及试验构件固定机构均位于反力框架内部，且载荷施加机构、储能机构及试验构件固定机构沿竖直方向由上至下顺序布设；所述防护机构位于试验构件固定机构外侧；
所述反力框架包括下反力钢板、上反力钢板及立柱；所述上反力钢板位于下反力钢板正上方，上反力钢板与下反力钢板之间由四根均布的立柱固定连接，且立柱与上反力钢板和下反力钢板之间均采用螺接方式相连；
所述载荷施加机构采用液压千斤顶；所述液压千斤顶竖直设置，液压千斤顶的活塞杆朝下，液压千斤顶的缸筒顶端与上反力钢板采用螺接方式固定连接；
所述储能机构包括外储能弹簧、内储能弹簧、上传力钢板及下传力钢板；所述上传力钢板位于液压千斤顶的活塞杆正下方，所述下传力钢板位于上传力钢板正下方；所述内储能弹簧竖直安装在上传力钢板与下传力钢板之间，内储能弹簧与上传力钢板和下传力钢板之间均采用焊接方式相连；所述外储能弹簧同轴套装在内储能弹簧外侧，外储能弹簧与上传力钢板和下传力钢板之间均采用焊接方式相连。
2.根据权利要求1所述的一种承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置，其特征在于：在所述液压千斤顶的活塞杆与上传力钢板之间安装有压力传感器，压力传感器与液压千斤顶的活塞杆顶靠接触配合，压力传感器与上传力钢板之间采用螺接方式固定连接；所述压力传感器外接有压力显示仪表。
3.根据权利要求2所述的一种承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置，其特征在于：所述压力传感器采用轮辐式压力传感器。
4.根据权利要求2所述的一种承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置，其特征在于：所述试验构件固定机构包括上构件固定套及下构件固定套；所述上构件固定套位于下传力钢板正下方，上构件固定套与下传力钢板之间采用焊接方式相连；所述下构件固定套位于上构件固定套正下方，下构件固定套与下反力钢板之间采用焊接方式相连；所述下构件固定套固定套装在试验构件的底端，所述上构件固定套固定套装在试验构件的顶端，在下构件固定套与试验构件之间安装有构件辅助固定螺栓。
5.根据权利要求4所述的一种承受上部惯性动载作用的爆破相似模拟实验装置，其特征在于：所述防护机构包括四块缓冲吸能板，四块缓冲吸能板首尾相连形成方形围挡，试验构件位于方形围挡的中间；在所述缓冲吸能板的内外表面均覆盖有钢格栅网，四块缓冲吸能板之间整体采用钢绳固定连接。
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