[發明專利]拆除塌落體觸地沖擊荷載特征獲取實驗裝置及其實驗方法

在審

• 申請號: 202110730199.3
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113432963A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 姚穎康;賈永勝;孫金山;謝先啟;劉昌邦;黃小武;蔣楠;謝全民;陳德志;趙珂
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/303
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 張曉冬

1.拆除塌落體觸地沖擊荷載特征獲取實驗裝置，其特征在于，包括塌落體荷載模型(1)、模型試驗箱、加載實施裝置和監控量測系統，所述模型試驗箱包括試驗箱(2)，試驗箱(2)外側設置有泡沫(16)，試驗箱(2)內設置有“上硬下軟”和“上軟下硬”兩種層狀地面結構；所述加載試驗裝置與所述塌落體荷載模型(1)相連，所述模型試驗箱位于所述加載試驗裝置的下方，所述監控量測系統安裝在所述加載試驗裝置上。

2.根據權利要求1所述的拆除塌落體觸地沖擊荷載特征獲取實驗裝置，其特征在于，所述塌落體荷載模型(1)中的塌落體在觸地時與土體的接觸方式共設置有三種：分別為平面接觸、棱邊接觸和弧面接觸。

3.根據權利要求1所述的拆除塌落體觸地沖擊荷載特征獲取實驗裝置，其特征在于，所述“上硬下軟”層狀地面結構為：在試驗箱(2)內設置有混凝土面板，在混凝土面板下側布置有粉質黏土層；所述“上軟下硬”層狀地面結構為：在試驗箱(2)內設置有粉質黏土層，在粉質黏土層下側布置有碎石土。

4.根據權利要求1所述的拆除塌落體觸地沖擊荷載特征獲取實驗裝置，其特征在于，所述加載試驗裝置包括小型龍門吊(3)，在小型龍門吊(3)上安裝有定滑輪(4)，定滑輪(4)上穿過有主纜繩(5)，所述主纜繩(5)一端連接有絞車(6)，主纜繩(5)另一端連接有連接鉤(7)，所述連接鉤(7)與所述塌落體荷載模型(1)相連。

5.根據權利要求4所述的拆除塌落體觸地沖擊荷載特征獲取實驗裝置，其特征在于，所述監控量測系統包括加速度計(8)、土壓力計(9)、土體位移計(10)、應變片(11)、動態信號采集儀、激光發射器(12)、光電接收裝置(13)、標尺(14)和高速攝像機(15)，在所述試驗箱(2)沿落錘點徑向布設有三組測點，每組測點包括混凝土表面的動態應變測試點，在所述動態應變測試點均布置有所述應變片(11)，沿試驗箱(2)的深度方向均勻布置有土壓力計(9)、位移計(10)和加速度計(8)，在所述小型龍門吊(3)上對稱設置有兩組激光發射器(12)和光電接收裝置(13)，在所述試驗箱(2)一側放置有標尺(14)，所述試驗箱(2)正前方布置有高速攝像機(15)。

6.一種基于權利要求5所述的拆除塌落體觸地沖擊荷載特征獲取實驗裝置的實驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)試驗箱(2)的制作以及監控量測系統的布置：試驗箱(2)內設置有“上硬下軟”和“上軟下硬”兩種層狀地面結構，同時考慮模型試驗的相似理論以及試驗的實際可操作性，計算獲得基本物理量的相似比尺，選取典型地層模型，制作與兩種典型地層相似的三維縮尺模型；在所述試驗箱(2)沿落錘點徑向布設有三組測點，每組測點包括混凝土表面的動態應變測試點，在所述動態應變測試點均布置有所述應變片(11)，沿試驗箱(2)的深度方向均勻布置有土壓力計(9)、位移計(10)和加速度計(8)，在所述小型龍門吊(3)上對稱設置有兩組激光發射器(12)和光電接收裝置(13)，在所述試驗箱(2)一側放置有標尺(14)，所述試驗箱(2)正前方布置有高速攝像機(15)；

2)塌落體荷載模型(1)的選取：在爆破拆除工程中，高層高聳結構倒塌時塌落體大小各異、形狀也不規則，導致塌落體觸地時與土體的接觸方式也大不相同，塌落體荷載模型(1)中的塌落體在觸地時與土體的接觸方式共設置有三種：分別為平面接觸、棱邊接觸和弧面接觸；同時考慮到不同塌落體觸地時存在時間差，故而設計了相同觸地方式、不同落地高度的觸地沖擊荷載形式以及不同落地高度、不同接觸方式的觸地荷載形式；

3)模型加載施加：在安裝試驗箱(2)后，通過加載試驗裝置對塌落體荷載模型(1)進行提升，通過標尺(14)測量塌落體荷載模型(1)的上升高度；

4)試驗測試以及數據記錄：通過選取不同塌落體荷載模型(1)，控制荷載下落高度進行觸地沖擊試驗，獲取不同觸地荷載條件下不同地面結構的破壞形式、變形特征以及加速度、動土壓力、動應力的動土響應特征參數。