研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置和方法，所述装置包括桥墩试件、加载装置以及测量装置；所述加载装置包括竖向布置的立柱、斜向连接在所述立柱一侧的斜撑、铰接在立柱另一侧的上加载梁、水平设置在上加载梁下方并连接所述立柱的下加载梁、竖向连接所述上加载梁和下加载梁用以施加拉力的一根或者多根拉杆；所述桥墩试件竖向设置在所述上加载梁和下加载梁之间；所述测量装置包括若干拉杆荷载传感器，所述拉杆荷载传感器一一对应设置在所述拉杆上用以测量拉杆施加的拉力。该装置构造简单、组装和拆卸方便，能够在爆炸试验中固定桥墩试件并对试件提供轴向压力，以模拟桥梁上部结构自重和通过支座传递给桥墩的轴向荷载。

Device and method for studying pier performance under axial load and explosion action

The invention discloses an apparatus and a method for studying the performance of a pier under axial load and explosion, which comprises a pier specimen, a loading device and a measuring device; the loading device comprises a vertical arranged column, a diagonally connected diagonal brace on one side of the column, an upper loading beam hinged on the other side of the column, and a measuring device. A lower loading beam horizontally arranged under the upper loading beam and connected with the column, a pull rod or a plurality of pull rods vertically connected with the upper loading beam and the lower loading beam to exert tension, the pier specimen vertically arranged between the upper loading beam and the lower loading beam, and the measuring device comprises a number of pull rod load sensors. The tension rod load sensor is arranged on the pull rod in one-to-one correspondence to measure the pulling force exerted by the pull rod. The device is simple in structure, easy to assemble and disassemble. It can fix the pier specimens in explosion test and provide axial pressure to the specimens to simulate the self-weight of the superstructure of the bridge and the axial load transmitted to the pier through the support.

【技术实现步骤摘要】
研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置和方法
本专利技术属于桥梁防护工程领域，具体涉及一种用于对桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能进行试验研究的装置和方法。
技术介绍
桥墩是桥梁结构的关键受力构件之一，桥墩的破坏是桥梁结构各构件破坏中最灾难性的。由于在现行桥梁设计规范中没有考虑爆炸荷载的作用，因此桥墩若遭遇爆炸袭击，可能会造成严重的损伤，甚至导致整个桥梁结构的连续倒塌而丧失功能，从而对社会和人民的生命财产造成严重威胁。目前，桥梁结构的抗爆及其防护研究已引起国际学术和工程界的广泛和高度重视，开展桥墩在爆炸作用下性能的试验研究极为必要。在进行桥梁墩柱构件的野外爆炸试验时，往往需要对试件进行固定来模拟桥梁墩柱的边界条件，同时需要对试件施加一定的轴压来模拟桥梁上部结构自重和通过支座传递给墩柱的轴向荷载。目前在结构构件爆炸试验中实现试件固定和轴压施加的主要方法有：(1)设置反力支撑架来固定试件；(2)通过固定于反力墙上的支撑来固定试件；(3)设置爆炸坑，将试件平放在爆炸坑内固定，并通过位于试件一端的液压系统进行轴压加载。上述方法在实际爆炸试验中存在以下不足：第一种方法不能对试件施加轴向荷载，且对于不同高度试件的适应性较差；第二种方法同样不能对试件施加轴向荷载，且反力墙对爆炸冲击波的反射将影响试件的响应；第三种方法中试件的约束条件以及所受的爆炸冲击波状态与实际情况相差较大，为了防止液压加载系统在爆炸试验中遭到破坏，需要设置专门的防护装置，维护成本高、构造复杂、场地适应性差。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置，该装置能够实现在桥墩爆炸试验中对试件的固定和施加轴向压力。同时，本专利技术还提供了一种研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的方法。技术方案：包括桥墩试件、加载装置以及测量装置；所述加载装置包括竖向布置的立柱、斜向连接在所述立柱一侧的斜撑、铰接在立柱另一侧的上加载梁、水平设置在上加载梁下方并连接所述立柱的下加载梁、竖向连接所述上加载梁和下加载梁用以施加拉力的一根或者多根拉杆；所述桥墩试件竖向设置在所述上加载梁和下加载梁之间；所述测量装置包括若干拉杆荷载传感器，所述拉杆荷载传感器一一对应设置在所述拉杆上用以测量拉杆施加的拉力。其中，为了在施加轴向压力时，消除桥墩试件端部的附加弯矩，所述加载装置还设置有轴力单向铰，所述轴力单向铰的上端连接所述上加载梁，所述桥墩试件设置在所述轴力单向铰的下端。进一步的，所述测量装置还包括试件荷载传感器，所述试件荷载传感器可拆卸的设置在所述桥墩试件与所述轴力单向铰之间。并且，该装置还包括动态数据采集系统，所述测量装置连接在所述动态数据采集系统上。而本专利技术所述的研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的方法所采用的技术方案包括下述步骤：(1)标定拉杆张拉力与桥墩试件所受轴向压力之间的关系：先将试件荷载传感器安装在桥墩试件与轴力单向铰之间；接着向上张拉任意一根拉杆，同时拧紧该拉杆的上部螺母，使该拉杆对所述上加载梁施加拉力使其对桥墩试件施加轴向压力，待张拉力稳定时，记录该拉杆的拉杆荷载传感器和试件荷载传感器的对应读数；然后改变对该拉杆施加的张拉力，并相应拧紧上部螺母，记录不同张拉力下拉杆荷载传感器和试件荷载传感器的对应读数，将记录的数据通过线性拟合得出该拉杆的张拉力与桥墩试件所受轴向压力之间的关系；并且重复上述方法标定出所有拉杆的张拉力与桥墩试件所受轴向压力之间的关系；(2)对桥墩试件施加试验预定的轴向压力：拆下试件荷载传感器，固定桥墩试件；然后根据步骤(1)得出的各根拉杆张拉力与桥墩试件所受轴向压力之间的关系，通过依次张拉各拉杆，同时拧紧各根拉杆的上部螺母，对桥墩试件施加预定的轴向压力；(3)加装炸药并引爆：在桥墩试件上加装炸药并引爆，以完成试验。有益效果：本专利技术通过设置用于加载桥墩试件的加载装置，该加载装置采用在立柱上设置与立柱铰接的上加载梁和与立柱直接相连的下加载梁，并通过一根或者多根拉杆连接所述上加载梁和下加载梁，再将桥墩试件安装于上加载梁和下加载梁之间，从而能够在张拉拉杆时，使上加载梁受到拉杆拉力的作用而实现对桥墩试件施加向下的轴向压力，且拉杆的数量可以根据轴向压力的加载需求而相应调整；并通过设置测量装置以实现精确测量桥墩试件所承受的轴向压力，进而能够更加真实的模拟桥墩的实际受力情况；该装置的桥墩试件与加载装置能够形成自平衡体系，从而保证在试验过程中对桥墩试件施加轴向压力时整个装置的稳定性和安全性；并且该装置构造简单、组装和拆卸方便，可根据试验场地环境需要而移动，具有较强的场地适应性。附图说明图1是本专利技术的研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置示意图；图2是本专利技术实施例中混凝土基础结构的俯视示意图；图3是本专利技术实施例中立柱的安装孔示意图。具体实施方式下面，结合附图对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，一种研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置，该装置能够在爆炸试验中固定试件并提供轴向荷载以模拟桥梁上部结构自重和通过支座传递给墩柱的轴向荷载。该装置包括桥墩试件100，用于安装桥墩试件100并向桥墩试件100施加轴向压力的加载装置，以及用于精准测量该轴向压力的测量装置。所述加载装置包括竖向布置的立柱1、斜向布置连接在立柱1一侧用于保持整个装置受力稳定平衡的斜撑2、布置在立柱1另一侧并与立柱1通过梁柱单向铰31铰接的上加载梁3，以及水平布置在上加载梁3下方并与立柱1直接连接的下加载梁4，所述上加载梁3和下加载梁4通过竖向布置的一根或者多根拉杆5连接，并通过拉杆5施加竖直的拉力。所述桥墩试件100安装设置在上加载梁3和下加载梁4之间，从而拉杆5对上加载梁3和下加载梁4施加的拉力会转化为上加载梁3对桥墩试件100加载的向下的轴向压力。而进一步的，为了在对桥墩试件100施加轴向压力时，消除桥墩试件100端部的附加弯矩，使桥墩试件100具有最佳的边界条件。本实施例中，该加载装置还包括轴力单向铰7，所述轴力单向铰7的上端连接所述上加载梁3，所述桥墩试件100安装设置在所述轴力单向铰7的下端，以能够通过轴力单向铰7抵消上加载梁3施加轴向压力时附加的弯矩。而为了在爆炸试验中防止桥墩试件100发生横向位移，亦即对桥墩试件100进行横向限位，使其在横向爆炸冲击作用下不发生位移，所述桥墩试件100的上下两端还设置有钢套箍11，桥墩试件100通过所述钢套箍11加载在所述上加载梁3和下加载梁4之间。也就是说，本实施例中，在固定桥墩试件100时，通过位于上下两端的钢套箍11将其连接在轴力单向铰7的下端和下加载梁4的上部。更具体地，本实施例中，对于加载装置，还提供了一种拉杆5与上加载梁3和下加载梁4的装配结构。其中，上加载梁3和下加载梁4上均设置有若干个用于装配拉杆5的预制孔(图中未示出)，所述上加载梁3的预制孔和下加载梁4的预制孔均与所述拉杆5一一对应，亦即预制孔的数量根据拉杆5的数量设置。所述拉杆5的下端穿过下加载梁4上的预制孔并在下方通过下部螺母9固定，拉杆5的上端穿过上加载梁3上的预制孔并通过设置在上方的上部螺母10固定。为了防止拉杆5在爆炸试验时受到冲击而损毁，优选将拉杆5设置在桥墩试件100的背离爆炸发生侧。本实施例中，将桥墩试件100本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置，其特征在于，包括桥墩试件、加载装置以及测量装置；所述加载装置包括竖向布置的立柱、斜向连接在所述立柱一侧的斜撑、铰接在立柱另一侧的上加载梁、水平设置在上加载梁下方并连接所述立柱的下加载梁、竖向连接所述上加载梁和下加载梁用以施加拉力的一根或者多根拉杆；所述桥墩试件竖向设置在所述上加载梁和下加载梁之间；所述测量装置包括若干拉杆荷载传感器，所述拉杆荷载传感器一一对应设置在所述拉杆上用以测量拉杆施加的拉力。

【技术特征摘要】
1.一种研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置，其特征在于，包括桥墩试件、加载装置以及测量装置；所述加载装置包括竖向布置的立柱、斜向连接在所述立柱一侧的斜撑、铰接在立柱另一侧的上加载梁、水平设置在上加载梁下方并连接所述立柱的下加载梁、竖向连接所述上加载梁和下加载梁用以施加拉力的一根或者多根拉杆；所述桥墩试件竖向设置在所述上加载梁和下加载梁之间；所述测量装置包括若干拉杆荷载传感器，所述拉杆荷载传感器一一对应设置在所述拉杆上用以测量拉杆施加的拉力。2.根据权利要求1所述的研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置，其特征在于，所述加载装置还设置有轴力单向铰，所述轴力单向铰的上端连接所述上加载梁，所述桥墩试件设置在所述轴力单向铰的下端。3.根据权利要求2所述的研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置，其特征在于，所述测量装置还包括试件荷载传感器，所述试件荷载传感器可拆卸的设置在所述桥墩试件与所述轴力单向铰之间。4.根据权利要求3所述的研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置，其特征在于，所述测量装置还包括动态数据采集系统，所述测量装置连接在所述动态数据采集系统上。5.根据权利要求1所述的研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置，其特征在于，所述上加载梁和下加载梁上均设置有与所述拉杆一一对应的预制孔，所述拉杆的下端穿过下加载梁上的预制孔并通过下部螺母固定，拉杆的上端穿过上加载梁的预制孔并通过上部螺母固定。6.根据权利要求5所述的研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置，其特征在于，所述上加载梁和下加载梁的预制孔均设置在所述桥墩试件和立柱之间，并且上加载梁和下加载梁的预制孔均位于距离所述立柱1/2～3/4个下加载梁的长度的位置。7.根据权利要求6所述的研究桥墩在轴向...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明鸿，宗周红，高超，余道兴，娄凡，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32