[發明專利]針對大型工程結構的擺錘沖擊實驗裝置

在審

• 申請號: 202011190359.1
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112146838A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 陳林;李樂平;劉濤;盧倍嶸;呂偉榮
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08;G01N3/30
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 陳偉

本發明公開了一種針對大型工程結構的擺錘沖擊實驗裝置，包括龍門架、擺錘和彈簧，龍門架底部錨固在地面上，龍門架頂部設有吊車梁，吊車梁上設有用于起吊擺錘的吊車，龍門架中部設有擺錘橫梁，擺錘橫梁采用下部開口結構，擺錘橫梁下方設有擺錘系桿，擺錘系桿上端通過軸承安裝在擺錘橫梁下部開口中，擺錘系桿下端設有擺錘，擺錘上設有錘頭，擺錘與錘頭之間設有力傳感器，彈簧一端固定在龍門架下部，彈簧另一端固定在擺錘系桿下端。本發明設計了一個高能量擺錘沖擊實驗裝置，實現較高能量的撞擊，撞擊速度最高可達13.5 m/s，撞擊能量最大可達21 kJ，主要針對大型工程結構進行撞擊試驗，可用于模擬車輛、船舶和落石等撞擊作用。

技術領域

本發明涉及一種擺錘裝置，特別涉及一種針對大型工程結構的擺錘沖擊實驗裝置。

背景技術

房屋或橋梁等大型工程結構可能受到車輛、船舶或滾石等撞擊作用，擺錘沖擊實驗裝置可用于模擬這類撞擊作用，從而可以對結構物的抗撞性能進行試驗研究。

現有的擺錘裝置當采用剛性系桿時一般尺寸較小、噸位較低、沖擊能量較小，主要針對材料性能試驗；而采用柔性系桿（例如鋼索）時，擺錘旋轉角度不能超過90°，且擺錘在撞擊時很難保持穩定。因此，若需要進行較高速度的撞擊，則擺錘裝置的高度需要很高。柔性系桿擺錘在下落過程中很難像剛性系桿擺錘那樣具有很好的方向穩定性，即擺錘在撞擊結構物時可能會出現一定的偏轉，尤其是在高能量撞擊時。

針對房屋或橋梁等大型工程結構需要采用高沖擊能量的擺錘裝置，一般來說，提高沖擊能量的辦法一是增加系桿長度，二是增加擺錘質量；但提高擺錘裝置的沖擊能量并不是在現有小噸位擺錘基礎上將其簡單地放大，這是因為剛性系桿長度的增加會導致剛性系桿強度和剛度呈指數下降，而撞擊時系桿內力卻隨撞擊能量呈指數上升；同時，高能量撞擊還將帶來系桿局部穩定以及擺錘各連接節點的承載能力問題。這說明，現有的小噸位剛性系桿擺錘裝置并不能用于大型工程結構的擺錘裝置。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、安全可靠的針對大型工程結構的擺錘沖擊實驗裝置。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種針對大型工程結構的擺錘沖擊實驗裝置，包括龍門架、擺錘和彈簧，所述龍門架底部錨固在地面上，龍門架頂部設有吊車梁，所述吊車梁上設有用于起吊擺錘的吊車，所述龍門架中部設有擺錘橫梁，擺錘橫梁采用下部開口結構，擺錘橫梁下方設有擺錘系桿，所述擺錘系桿上端通過軸承安裝在擺錘橫梁下部開口中，擺錘系桿下端設有擺錘，擺錘上設有錘頭，擺錘與錘頭之間設有力傳感器，所述彈簧一端固定在龍門架下部，彈簧另一端固定在擺錘系桿下端。

上述針對大型工程結構的擺錘沖擊實驗裝置，所述龍門架由兩根相互平行的第一H型鋼組成，第一H型鋼從上到下每間隔相同距離設置一個第一加勁肋。

上述針對大型工程結構的擺錘沖擊實驗裝置，還包括兩個用于支撐吊車梁的吊車梁斜撐，兩個吊車梁斜撐對稱分布在吊車梁底面兩側，吊車梁斜撐頂端與吊車梁遠離龍門架的一端連接，吊車梁斜撐底端與對應的第一H型鋼相連。

上述針對大型工程結構的擺錘沖擊實驗裝置，還包括兩個對稱設置的用于支撐龍門架的龍門架斜撐，龍門架斜撐上端與龍門架相連，龍門架斜撐下端用地錨螺栓錨固到地面上。

上述針對大型工程結構的擺錘沖擊實驗裝置，所述錘頭采用可拆卸方式安裝在擺錘上，錘頭的類型包括弧面錘頭、錐形錘頭、橡膠錘頭、平面錘頭四種類型。

上述針對大型工程結構的擺錘沖擊實驗裝置，所述擺錘系桿為剛性系桿，選用第二H型鋼且每隔100mm設置第二加勁肋。

上述針對大型工程結構的擺錘沖擊實驗裝置，所述擺錘上設有掛鉤，掛鉤與吊車上的脫鉤器連接。

上述針對大型工程結構的擺錘沖擊實驗裝置，所述擺錘上行時繞軸承旋轉的最大角度為135°。