[發明專利]結構連續性倒塌實驗結構構件初始破斷通用裝置

有效

• 申請號: 201310082342.8
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103207095A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 閆伸;趙憲忠;陳以一
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及結構工程領域中連續性倒塌試驗研究，具體涉及一種結構連續性倒塌實驗結構構件初始破斷通用裝置。

背景技術

建筑結構連續性倒塌試驗的操作難點主要體現在如何實現結構構件的突然破斷，引入的初始破斷裝置需要具有對擬破壞構件常規性質的非干擾性、觸發后桿件失效的瞬時性、失效觸發的可控性、破斷的徹底性等特性。目前已有的初始破壞裝置通常不能兼顧這些特性，主要體現在著眼于失效瞬時性的裝置通常由外力觸發，存在撞擊等能量輸入；而強調由靜止開始突然破斷的裝置，破斷的可控性和徹底性又往往存在問題。

發明內容

為克服現有初始破斷裝置的諸多不足，實現無能量輸入的、可控的、徹底的結構構件破斷，本發明的目的在于提供了一種結構連續性倒塌實驗結構構件初始破斷通用裝置。該裝置在破斷未觸發前能完整的傳遞構件內部軸力（拉、壓）與彎矩，且可以通過焊接、栓接、螺紋連接等方式方便地與鋼框架、混凝土框架、空間結構等多種形式的結構模型相結合，基本上適用于所有類型結構中所有構件的初始破斷要求。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：為了實現連續性倒塌試驗中結構構件的突然破斷，本發明的基本思路是將破斷裝置作為構件的一部分傳遞構件的內力，在破斷命令觸發后使裝置的中間傳力部件從裝置上脫離并形成裝置本身的破斷。因此，本破斷裝置由兩個相互分離的雙斜面鋼頭（分別使用連接端板連接擬破斷構件斷開部分的兩個斷面）和將兩個雙斜面鋼頭緊固連接成一體的剪刀夾環箍（從裝置上脫離形成空隙）組成。鋼頭外輪廓與剪刀夾環箍內表面在相對應位置上都采用雙斜面構形，使得鋼頭與環箍可以相互配合，通過機械咬合可以傳遞拉力、壓力和彎矩。剪刀夾環箍的夾板末端使用拉緊部件，以剪刀夾環箍的轉動軸作為支點使環箍對鋼頭形成徑向壓力，進而在鋼頭受到由擬破斷構件傳遞來的荷載時發展機械咬合力。觸發破斷時，使拉緊部件內的拉力瞬間消失，剪刀夾環箍即從裝置上脫離，兩側的雙斜面鋼頭彼此分離形成破斷狀態。在承受荷載較大時，拉緊部件可采用鋼拉鎖纏繞電動推桿中推桿伸出部分的持力方式，能在提供數噸的拉緊力的情況下安全、方便的操控裝置破斷。不同于已有采用“鋼頭+環箍”的僅適用于擬破斷構件兩端鉸接的破斷裝置，本發明兩個雙斜面鋼頭之間留有距離可調整的間隙，間隙處的內力由鋼環箍傳遞，因而在擬破斷構件兩端固接時仍可形成破斷狀態；而且使用“鋼拉鎖+電動推桿”作為拉緊部件可以使破斷裝置適用于以往裝置所無法使用的大型試驗。也不同于通過撞擊或外力牽引實現破斷的裝置，使用本發明的結構構件的突然破斷完全是由構件自身喪失承載能力造成的，沒有無法預期的外力及能量輸入。

本發明提出的結構連續性倒塌實驗結構構件初始破斷通用裝置，由左側端板3、右側端板4、左側雙斜面鋼頭5、右側雙斜面鋼頭6、上部環箍7、下部環箍8、上部環箍夾板9、下部環箍夾板10、環箍圓軸11和拉緊部件12組成，其中：左側雙斜面鋼頭5通過左側端板3與擬破斷構件左側部分1連接成一體，右側雙斜面鋼頭6通過右側端板4與擬破斷構件右側部分2連接成一體，左側雙斜面鋼頭5與右側雙斜面鋼頭6之間留有適當空隙；上部環箍7與上部環箍夾板9焊接，下部環箍8與下部環箍夾板10焊接，上部環箍7和下部環箍8可以以環箍圓軸11為軸自由轉動，形成類似“剪刀”的構造；上部環箍7與下部環箍8組合成封閉的環箍，環箍內部設有凸塊，所述凸塊與左側雙斜面鋼頭5和右側雙斜面鋼頭6上相應位置的卡槽進行咬合；上部環箍夾板9和下部環箍夾板10遠離環箍圓軸11的一端之間設有拉緊部件12；所述拉緊部件12采用橡皮筋構造或鋼拉鎖和電動推桿組合構造。

本發明中，當拉緊部件12采用橡皮筋構造時，所述構造由橡皮繩14和橡皮繩連接件13組成，橡皮繩連接件13為兩個，分別設置于上部環箍夾板9和下部環箍夾板10遠離環箍圓軸11一端的相同位置上，兩個橡皮繩連接件13之間通過橡皮繩14，拉緊部件12的拉緊力通過預先張拉橡皮筋獲得。

本發明中，當拉緊部件12采用鋼拉鎖和電動推桿組合構造時，所述構造由電動推桿15、電動推桿固定件16、推桿套件17、鋼拉鎖18、鋼絲繩拉緊器19和鋼拉鎖連接件20組成，其中：電動推桿固定件16固定于上部環箍夾板9遠離環箍圓軸11的一端上，其上安裝電動推桿15，電動推桿15的推桿穿過電動推桿固定件16上的圓孔伸出，伸出部分下方與上半部為半圓柱形凹槽的推桿套件17進行半圓形表面接觸配合，推桿套件17的下半部分為另一方向的半圓柱形凹槽，用來固定鋼拉鎖18一端，鋼拉鎖18另一端連接鋼絲繩拉器19，固定在鋼拉鎖連接件20上，鋼拉鎖連接件20固定于下部環箍夾板10遠離環箍圓軸11的一端上。