一种用于落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种落石防护系统消能器动力实验的绳索式导引定向冲击装置，包括用于模拟落石的试块、用于提升并释放试块的起吊设备、用于传递冲击力的拉索、用于安装落石防护系统消能器试件的反力桩、用于数据采集的力传感器及落石防护系统消能器试件，还包括导引试块的定向绳，以及为冲击试验提供缓冲空间并起防护作用的基坑；所述反力桩垂直设置于基坑的两侧。本发明专利技术的试验装置可以修建在就近场地，试验场地不受现场环境限制，不需要每次试验时搬运试验设备到较陡峭的悬崖，能够有效降低每次的试验成本，提高工作效率，且能重复使用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置
本专利技术涉及边坡防护
，具体为一种用于落石防护系统消能器动力实验的绳索式导引定向冲击装置。
技术介绍
我国地势西高东低，呈阶梯状分布，地形复杂多样，山区面积广大，主要呈现为西部地形以山地、盆地、高原为主，在这些地形区中，盆地多风蚀地形；山区多冰蚀地形，青藏高原多冻土地貌。随着全球气候的变化我国已成为地质灾害最严重的国家之一。针对量大面广的落石、崩塌等地质灾害，学者和工程师们提出了多种应对措施和方法，其中，被动柔性防护就是一种被广泛使用的防护技术。防护系统消能器防性能的高低决定了防护效果的好坏，但国内目前检测落石防护系统消能器性能的试验装置仍停留在拟静力阶段，不能体现动力效果对消能器的影响，故进行落石冲击试验尤为重要，如何模拟落石防护系统消能器这一过程，让试验有立足之地，若是这一技术问题不能有效解决，就无法进行动态检测试验。国外同类型的落石防护系统消能器动力试验基本上是利用既有山崖开展冲击试压，没有引导冲击试块的引导限位装置，其缺点是试验场地容易受现场环境的影响，而且试验场地往往距离市区较远，每次运送试验材料的成本相对较高，花费时间多。同时，不能保证冲击试块的形心与传递冲击力的拉索在一个平面内，导致冲击过程中冲击试块的运动轨迹不固定存在安全隐患，严重威胁试验人员的生命安全。同时，给后续的受力分析带来困难，不利于解析计算。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种就近修建的可降低试验成本，提高试验效率且能有效传递冲击作用降低安全隐患，利于解析计算的试验装置。技术方案如下：一种用于落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置，包括：用于模拟落石的冲击试块、导引试块的定向绳、用于提升冲击试块的起吊设备、用于释放冲击试块的释放装置、用于传递冲击力的拉索、反力桩以及为冲击试验提供缓冲空间并起防护作用的基坑；定向绳上端锚固于焊接在起吊设备的横梁上，下端固定于基坑底部的地锚钢板上且张紧，所述定向绳竖向贯穿冲击试块并通过冲击试块的重心；所述释放装置由起吊设备牵引使得所述释放装置能够悬吊冲击试块在特定高度，释放装置可受远程控制释放冲击试块，冲击试块能够沿着定向绳自由下落并冲击传递冲击力的拉索；基坑位于定向绳的正下方，为自由下落后的冲击试块提供缓冲空间并起防护作用；拉索的中部与定向绳垂直相交，拉索两端分别通过卸扣连接落石防护系统消能器试件，落石防护系统消能器试件的另一端连接用于数据采集的力传感器，传感器连接至所述反力桩上伸出的锚杆，所述反力桩竖直设置于基坑的两侧。进一步地，导引试块的定向绳与传递冲击力的拉索位于同一平面内且相互独立。进一步地，所述冲击试块为规则多面体球状试块。进一步地，所述反力桩上设置有均匀分布的贯穿式锚孔，所述锚杆一端通过螺母与垫板固定于反力桩上，一端弯制成椭圆形弯钩，力传感器通过卸扣与锚杆的椭圆形弯钩相连。进一步地，所述基坑底部设有锥形护坑。进一步地，其特征在于，为了满足不同尺寸消能器试件的安装，反力桩高度为1.5m，宽度为0.8m，且反力桩上设置的锚孔横纵间距均为500mm。进一步地，其特征在于，冲击试块为正立方体消掉棱角而得的多面体，高度为0.4m-2m，重量为0.25t-25t。进一步地，冲击试块表面由钢板焊接而成，内部配置钢筋，并浇筑混凝土，在冲击试块的制作过程中预埋用于起吊的弯钩和引导绳穿过的孔道。进一步地，设置2台高速摄像机记录冲击试块的速度及试验模型重点部位的变形及破坏情况，设置1台普通摄像机记录试验模型的整体变形及整体破坏情况。另一方面，本专利技术还保护一种上述落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置的试验方法，具体步骤如下：根据落石防护系统消能器动力试验所需冲击动能确定冲击试块的尺寸和冲击速度；在基坑两侧的反力桩上安装锚杆、力传感器通过卸扣一端与锚杆相连，另一端与落石防护系统消能器连接，传递冲击力的拉索通过绳卡与两侧的落石防护系统消能器连接，拉索应使两侧的力传感器、落石防护系统消能器位于同一直线上且略有松弛；在基坑底部锥形护坑中央的地锚梁上用绳卡安装定向绳的一端，起吊冲击试块使其位于拉索的正上方且略高于拉索，定向绳从地锚梁引出，通过拉索，穿过试块与焊接在起吊设备上的横梁固定，固定前对定向绳施加预紧力使其具有约束试块非竖直向位移的刚度；利用起吊设备牵引释放装置提升冲击试块停止在定向绳的某个高度，并远程控制释放装置释放冲击试块，冲击试块沿着定向绳自由下落并冲击传递冲击力的拉索，传递冲击力的拉索牵引落石防护系统消能器试件和力传感器工作，测得试验所需数据；在冲击试块下落过程中采用高速摄像机对消能器试件上的标记点进行跟踪捕捉，高速摄像机与拉力传感器的数据采集设备相连，并使用同步模块启动高速摄像机的摄像功能，以保证获得的拉力时程曲线与位移时程曲线同步，从而获得消能器在动力冲击作用下的拉力-位移性能曲线。本专利技术的有益效果是：本专利技术的试验装置可以修建在就近的场地上，利用乏力桩来安装落石防护系统消能器试件，试验场地不受环境的限制，不需要每次试验时搬运试验设备到较远的山崖，试验成本低，效率高；同时，能保证冲击试块的形心与传递冲击力的拉索在一个平面内，给后续的受力分析带来方便，也解决了冲击试块的轨迹不固定存在的安全隐患；且可方便重复的进行试验及数据采集。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种用于落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置的主视图；图2为本申请实施例提供的一种用于落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置的立体图；图3为本申请实施例提供的一种用于落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置的基坑示意图；图4为本申请实施例提供的一种用于落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置的冲击试块放大图；图5为本申请实施例提供的一种用于落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置的反力桩位置局部放大图；图6为本申请实施例提供的一种用于落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置的基坑位置局部放大图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-6所示，一种用于落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置，包括用于模拟落石的冲击试块1、用于提升冲击试块1的起吊设备8、用于释放冲击试块1的释放装置3用于传递冲击力的拉索9、用于数据采集的力传感器6和落石防护系统消能器试件5，还包括导引试块的引导绳2、用于安装落石防护系统消能器试件5的反力桩4，以及为冲击试验提供缓冲空间并起防护作用的基坑7；所述反力桩4垂直设置于基坑7的两侧。定向绳2上端锚固于焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置，其特征在于，包括：用于模拟落石的冲击试块(1)、导引试块的定向绳(2)、用于提升冲击试块(1)的起吊设备(8)、用于释放冲击试块(1)的释放装置(3)、用于传递冲击力的拉索(9)、反力桩(4)以及为冲击试验提供缓冲空间并起防护作用的基坑(7)；定向绳(2)上端锚固于焊接在起吊设备(8)的横梁上，下端固定于基坑(7)底部的地锚钢板上且张紧，所述定向绳(2)竖向贯穿冲击试块(1)并通过冲击试块(1)的重心；所述释放装置(3)由起吊设备(8)牵引使得所述释放装置(3)能够悬吊冲击试块(1)在特定高度，释放装置(3)可受远程控制释放冲击试块(1)，冲击试块(1)能够沿着定向绳(2)自由下落并冲击传递冲击力的拉索(9)；基坑(7)位于定向绳(2)的正下方，为自由下落后的冲击试块(1)提供缓冲空间并起防护作用；拉索(9)的中部与定向绳(2)垂直相交，拉索(9)两端分别通过卸扣连接落石防护系统消能器试件(5)，落石防护系统消能器试件(5)的另一端连接用于数据采集的力传感器(6)，传感器(6)连接至所述反力桩(4)上伸出的锚杆，所述反力桩(4)竖直设置于基坑(7)的两侧。...

【技术特征摘要】
1.一种用于落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置，其特征在于，包括：用于模拟落石的冲击试块(1)、导引试块的定向绳(2)、用于提升冲击试块(1)的起吊设备(8)、用于释放冲击试块(1)的释放装置(3)、用于传递冲击力的拉索(9)、反力桩(4)以及为冲击试验提供缓冲空间并起防护作用的基坑(7)；定向绳(2)上端锚固于焊接在起吊设备(8)的横梁上，下端固定于基坑(7)底部的地锚钢板上且张紧，所述定向绳(2)竖向贯穿冲击试块(1)并通过冲击试块(1)的重心；所述释放装置(3)由起吊设备(8)牵引使得所述释放装置(3)能够悬吊冲击试块(1)在特定高度，释放装置(3)可受远程控制释放冲击试块(1)，冲击试块(1)能够沿着定向绳(2)自由下落并冲击传递冲击力的拉索(9)；基坑(7)位于定向绳(2)的正下方，为自由下落后的冲击试块(1)提供缓冲空间并起防护作用；拉索(9)的中部与定向绳(2)垂直相交，拉索(9)两端分别通过卸扣连接落石防护系统消能器试件(5)，落石防护系统消能器试件(5)的另一端连接用于数据采集的力传感器(6)，传感器(6)连接至所述反力桩(4)上伸出的锚杆，所述反力桩(4)竖直设置于基坑(7)的两侧。2.根据权利要求1所述的落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置，其特征在于，导引试块的定向绳(2)与传递冲击力的拉索(9)位于同一平面内且相互独立。3.根据权利要求1或2所述的落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置，其特征在于，所述冲击试块(1)为规则多面体球状试块。4.根据权利要求2所述的落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置，其特征在于，所述反力桩(4)上设置有均匀分布的贯穿式锚孔，所述锚杆一端通过螺母与垫板固定于反力桩上，一端弯制成椭圆形弯钩，力传感器通过卸扣与锚杆的椭圆形弯钩相连。5.根据权利要求1所述的落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置，其特征在于，所述基坑(7)底部设有锥形护坑。6.根据权利要求1-5之一所述的落石防护系统消能器动力试验的绳索式导引定向冲击装置，其特征在于，为了满足不同尺寸消能器试件(5)的安装，反力桩(4)高度为1.5m，宽度为0.8m，且反力桩上设置的锚孔横纵间距均为500mm。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：余志祥，许浒，齐欣，赵雷，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51