CN219777338U - 一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及摆锤式冲击试验装置领域，公开了一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置，摆锤撞击组件包括分隔布置的第一钢架、第二钢架，第二钢架的上部固定有悬臂梁，悬臂梁的自由端设有第二吊绳，第一钢架上设有第一吊绳，第一吊绳上靠近水平锤锤头处设有脱钩器，第一吊绳和第二吊绳的下端连接同一个水平锤锤头；轴向力加载组件包括设置在第二钢架下方的两组反力架，每组反力架的横梁向下安装有一对千斤顶，每个千斤顶的活塞杆自由端均装配有各自的碟形弹簧，碟形弹簧的底端设有力传感器。本装置提高了试验模拟的真实性，保证在水平冲击作用下轴向力的稳定性，真实模拟结构构件在水平冲击作用下的实际受力情况。

Description

一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置

技术领域

本实用新型涉及摆锤式冲击试验装置领域，特别涉及建筑结构构件摆锤式冲击试验装置领域，具体为一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置。

背景技术

随着建筑规模的不断扩大，新的安全问题随之产生，如意外爆炸、恐怖袭击、高层建筑的飞机意外撞击等。在满足使用功能的前提上，提高建筑结构的安全性能成为建筑一个重要的发展方向。

冲击试验一般是确定军用、民用设备在经受外力冲撞或作用时产品的安全性、可靠性和有效性的一种试验方法。目前的水平摆锤式撞击试验主要适用于桥墩或剪力墙构件，然而在实际结构中，剪力墙在结构服役期间受轴向力作用。根据目前国内外研究，剪力墙的抗冲击动力响应受轴向力影响。

因此，为了在水平撞击过程中考虑轴向力的影响，有必要对水平摆锤式试验装置进行改良，使试验构件在水平撞击过程中实现轴向的加载。

发明内容

本实用新型为了解决目前水平摆锤式撞击试验没有考虑剪力墙在结构服役期间的受轴向力作用，考虑构件在水平撞击作用过程中的轴向力的加载问题，提供了一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置，包括摆锤撞击组件和轴向力加载组件；摆锤撞击组件包括分隔布置的第一钢架、第二钢架，第二钢架的上部固定有悬臂梁，悬臂梁的自由端设有第二吊绳，第一钢架上设有第一吊绳，第一吊绳上靠近水平锤锤头处设有脱钩器，第一吊绳和第二吊绳的下端连接同一个水平锤锤头，水平锤锤头悬吊于第一钢架与第二钢架之间；轴向力加载组件包括设置在第二钢架下方的两组反力架，每组反力架的横梁向下安装有一对千斤顶，每个千斤顶的活塞杆自由端均装配有各自的碟形弹簧，碟形弹簧的底端设有力传感器。

实施时，本实用新型所设计的一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置，摆锤撞击组件包括分隔布置的第一钢架、第二钢架，用于安装水平锤锤头，第一钢架和第二钢架正对布置，且均为“门”字形，避免水平锤锤头或构件与第一钢架和第二钢架碰撞，第二钢架的上部固定有悬臂梁，悬臂梁水平安装在第二钢架中央，悬臂梁的自由端向第一钢架方向伸出，悬臂梁的自由端设有第二吊绳，第二吊绳包括第二吊绳Ⅰ和第二吊绳Ⅱ，第二吊绳Ⅰ和第二吊绳Ⅱ呈V形且材料长度完全一致，第二吊绳Ⅰ和第二吊绳Ⅱ的顶部分别固定在悬臂梁两侧的相对位置，确保水平锤锤头摆动过程在最低点处以水平方向击中构件，避免水平锤锤头释放后在铅垂平面外运动轨迹的无效摆动偏移对试验结果产生误差；第一钢架上设有第一吊绳，具体为，第一钢架顶部中央设有滑轮，第一吊绳绕过滑轮与电动卷扬机连接，水平锤锤头通过电动卷扬机拉动第一吊绳提升，通过调节不同的提升高度，改变撞击的初始势能，即改变撞击的动能，第一吊绳上靠近水平锤锤头处设有脱钩器，通过脱钩器释放水平锤锤头，实现水平锤锤头的无初速度释放，将重力势能转化为动能，第一吊绳和第二吊绳的下端连接同一个水平锤锤头，水平锤锤头的撞击端呈半球形，尾端为直径相同的圆柱体，水平锤锤头悬吊于第一钢架与第二钢架之间；水平锤锤头的尾部安装有配重块，配重块的直径与水平锤锤头相等，可拆卸安装在水平锤锤头尾部，通过改变配重块的重量大小，改变撞击动能，配重块通过第三吊绳柔性连接在悬臂梁上，第三吊绳与第二吊绳平行布置，第三吊绳与第二吊绳的材料长度完全一致，确保试验安全性的同时保证同步摆动同步撞击；

轴向力加载组件包括设置在第二钢架下方的两组反力架，两组反力架完全相同，每组反力架的横梁的两端均通过螺母安装在反力架的立柱上，可根据实际试验构件的长度进行调节高度，每组反力架的横梁向下安装有一对千斤顶，四个千斤顶进行同步加载，保证构件均匀受力，每个千斤顶的活塞杆自由端均装配有各自的碟形弹簧，千斤顶通过碟形弹簧实现轴向压力加载，有效克服轴向力加载过程时出现卸载问题，提高模拟结构的真实性，碟形弹簧的底端设有力传感器进行轴压力测定，力传感器下方设有安装在地面上的构件，构件的底部通过短螺杆安装在地面上，模拟真实的固定使用环境，构件的顶部四角位于千斤顶的正下方。

使用时，使用短螺杆将构件固定在地面上，根据构件的高度调节反力架的横梁高度，调节反力架上的千斤顶，四个千斤顶通过碟形弹簧实现轴向压力加载，同时力传感器实时测定轴向压力，模拟真实构件环境，在水平锤锤头上安装第一吊绳、第二吊绳，将配重块安装在水平锤锤头尾部，安装第三吊绳，第三吊绳与第二吊绳的长度完全一致，启动电动卷扬机，第一吊绳穿过滑轮后卷套在电动卷扬机上，将水平锤锤头的提升到指定高度，控制脱钩器，第一吊绳从脱钩器处断开，第一吊绳的大部从水平锤锤头上脱离，释放水平锤锤头，水平锤锤头在第二吊绳悬挂下，沿铅垂平面向下摆动，将重力势能转化为动能，当水平锤锤头运动至最低点的时候，水平锤锤头撞击构件。

与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：本实用新型所提供的一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置，通过碟形弹簧可有效克服轴向力加载过程时出现卸载问题，提高了试验模拟的真实性，保证在水平冲击作用下轴向力的稳定性，方便组装且能实现水平撞击作用下轴向力的加载，真实模拟结构构件在水平冲击作用下的实际受力情况，且适用于不同类型的结构构件，本试验装置设计合理，模拟环境更真实，适应性强，可用于不同类型结构构件的水平冲击试验。

附图说明

图1表示本实用新型的结构示意图。

图2表示本实用新型中反力架装配构件的局部结构示意图。

图3表示本实用新型中撞击状态下的结构示意图。

图中：1-水平锤锤头，2-配重块，3-第一钢架，4-第二钢架，5-电动卷扬机，6-滑轮，7-第一吊绳，8-脱钩器，9-悬臂梁，10-构件，11-反力架，12-横梁，13-千斤顶，14-碟形弹簧，15-力传感器，16-螺母，17-短螺杆，18-第二吊绳，1801-第二吊绳Ⅰ，1802-第二吊绳Ⅱ，19-第三吊绳。

实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行说明。

一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置，如图1~3所示：摆锤撞击组件包括分隔布置的第一钢架3、第二钢架4，用于安装水平锤锤头1，第一钢架3和第二钢架4正对布置，且均为“门”字形，避免水平锤锤头1或构件10与第一钢架3和第二钢架4碰撞，第二钢架4的上部固定有悬臂梁9，悬臂梁9水平安装在第二钢架4中央，悬臂梁9的自由端向第一钢架3方向伸出，悬臂梁9的自由端设有第二吊绳18，第二吊绳18包括第二吊绳Ⅰ1801和第二吊绳Ⅱ1802，第二吊绳Ⅰ1801和第二吊绳Ⅱ1802呈V形且材料长度完全一致，第二吊绳Ⅰ1801和第二吊绳Ⅱ1802的顶部分别固定在悬臂梁9两侧的相对位置，确保水平锤锤头1摆动过程在最低点处以水平方向击中构件10，避免水平锤锤头1释放后在铅垂平面外运动轨迹的无效摆动偏移对试验结果产生误差；第一钢架3上设有第一吊绳7，具体为：第一钢架3顶部中央设有滑轮6，第一吊绳7绕过滑轮6与电动卷扬机5连接，水平锤锤头1通过电动卷扬机5拉动第一吊绳7提升，通过调节不同的提升高度，改变撞击的初始势能，即改变撞击的动能，第一吊绳7上靠近水平锤锤头1处设有脱钩器8，通过脱钩器8释放水平锤锤头1，实现水平锤锤头1的无初速度释放，将重力势能转化为动能，第一吊绳7和第二吊绳18的下端连接同一个水平锤锤头1，水平锤锤头1呈鱼雷形，撞击部朝向构件10，水平锤锤头1的撞击端呈半球形，尾端为直径相同的圆柱体，水平锤锤头1悬吊于第一钢架3与第二钢架4之间；水平锤锤头1的尾部安装有配重块2，配重块2的直径与水平锤锤头1相等，可拆卸安装在水平锤锤头1尾部，通过改变配重块2的重量大小，改变撞击动能，配重块2通过第三吊绳19柔性连接在悬臂梁9上，第三吊绳19与第二吊绳18平行布置，第三吊绳19与第二吊绳18的材料长度完全一致，确保试验安全性的同时保证同步摆动同步撞击；

轴向力加载组件包括设置在第二钢架4下方的两组反力架11，两组反力架11完全相同，反力架11包括两根立柱和安装在立柱上部的横梁12，横梁12安装在立柱上的高度可以调节，每组反力架11的横梁12的两端均通过螺母16安装在反力架11的立柱上，可根据实际试验构件10的长度进行调节高度，每组反力架11的横梁12向下安装有一对千斤顶13，四个千斤顶13进行同步加载，保证构件均匀受力，每个千斤顶13的活塞杆自由端均装配有各自的碟形弹簧14，千斤顶13通过碟形弹簧14实现轴向压力加载，有效克服轴向力加载过程时出现卸载问题，提高模拟结构的真实性，碟形弹簧14的底端设有力传感器15进行轴压力测定，力传感器15下方设有安装在地面上的构件10，构件10的底部通过短螺杆17安装在地面上，模拟真实的固定使用环境，构件10的顶部四角位于千斤顶13的正下方。

使用时，使用短螺杆17将构件10固定在地面上，根据构件10的高度调节反力架11的横梁12高度，调节反力架11上的千斤顶13，四个千斤顶13通过碟形弹簧14实现轴向压力加载，同时力传感器15实时测定轴向压力，模拟真实构件环境，在水平锤锤头1上安装第一吊绳7、第二吊绳18，将配重块2安装在水平锤锤头1尾部，安装第三吊绳19，第三吊绳19与第二吊绳18的长度完全一致，启动电动卷扬机5，第一吊绳7穿过滑轮6后卷套在电动卷扬机5上，将水平锤锤头1的提升到指定高度，控制脱钩器8，第一吊绳7从脱钩器8处断开，第一吊绳7的大部从水平锤锤头1上脱离，释放水平锤锤头1，水平锤锤头1在第二吊绳18悬挂下，沿铅垂平面向下摆动，将重力势能转化为动能，当水平锤锤头1运动至最低点的时候，水平锤锤头1撞击构件。

本实用新型要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有多种变形和更改，凡在本实用新型的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置，其特征在于：包括摆锤撞击组件和轴向力加载组件；

所述摆锤撞击组件包括分隔布置的第一钢架（3）、第二钢架（4），所述第二钢架（4）的上部固定有悬臂梁（9），所述悬臂梁（9）的自由端设有第二吊绳（18），所述第一钢架（3）上设有第一吊绳（7），所述第一吊绳（7）上靠近水平锤锤头（1）处设有脱钩器（8），所述第一吊绳（7）和第二吊绳（18）的下端连接同一个水平锤锤头（1），所述水平锤锤头（1）悬吊于第一钢架（3）与第二钢架（4）之间；

所述轴向力加载组件包括设置在第二钢架（4）下方的两组反力架（11），每组反力架（11）的横梁（12）向下安装有一对千斤顶（13），每个千斤顶（13）的活塞杆自由端均装配有各自的碟形弹簧（14），所述碟形弹簧（14）的底端设有力传感器（15）。

2.根据权利要求1所述的一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置，其特征在于：所述水平锤锤头（1）的尾部安装有配重块（2），所述配重块（2）通过第三吊绳（19）柔性连接在悬臂梁（9）上。

3.根据权利要求2所述的一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置，其特征在于：所述第二吊绳（18）包括第二吊绳Ⅰ（1801）和第二吊绳Ⅱ（1802），所述第二吊绳Ⅰ（1801）和第二吊绳Ⅱ（1802）的顶部分别固定在悬臂梁（9）两侧的相对位置；所述第三吊绳（19）与第二吊绳（18）平行布置。

4.根据权利要求1所述的一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置，其特征在于：所述第一钢架（3）顶部中央设有滑轮（6），所述第一吊绳（7）绕过滑轮（6）与电动卷扬机（5）连接。

5.根据权利要求1所述的一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置，其特征在于：所述力传感器（15）下方设有安装在地面上的构件（10），所述构件（10）的底部通过短螺杆（17）安装在地面上，所述构件（10）的顶部四角位于千斤顶（13）的正下方。

6.根据权利要求1所述的一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置，其特征在于：所述横梁（12）的两端均通过螺母（16）安装在反力架（11）的立柱上。

7.根据权利要求1所述的一种摆锤式冲击试验装置中构件轴向力的加载装置，其特征在于：所述悬臂梁（9）水平安装在第二钢架（4），所述悬臂梁（9）的自由端向第一钢架（3）方向伸出。