[发明专利]预应力钢丝网冲击试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明属于在飞石、落石等飞散物冲击下预应力钢丝柔性防护网的实际工作状态研究领域，适合于傍山或爆破采石场附近的道路、桥梁采用的柔性防护工程，涉及一种预应力钢丝网冲击试验装置和试验方法。

背景技术

目前，由于山区落石、飞散物等从较高空中落下或采石场产生的爆破飞石等，对傍山道路或桥梁通行的车辆及行人安全均构成较大威胁，同时可能对路基和桥梁等结构构造物造成破坏。因此，为保障正常的交通秩序和生命财产安全，工程中常采用预应力钢丝网等柔性防护体系进行防护。然而，设计采用的柔性网体系在强度和变形上能否达到既定的防护目标，在防护工程全面实施前进行模拟落石、飞石冲击状况的实景试验是非常必要的。

但是，目前对于这一类柔性防护网抗落石、飞石冲击效果的前期试验开展不足，而通常采用钢绞线和钢丝网取样样品的室内材质试验代替。由于结构尺寸的差异及仅以破断力作为评判的唯一指标，无法反映防护工程的实际情况和抗冲击变形的控制效果，这无疑对于因通行净空限制而对柔性网冲击变形有较高要求的防护工程是无法适用的。

另一方面，目前工程应用中为了控制较大的冲击变形，常采用提高防护网中预应力承重缆索的张拉控制力来减小防护网冲击变形量，实践证明这一措施是非常有效的。然而，预应力承重缆索处于较高的应力状态时，冲击物减速度迅速增大，会对缆索产生巨大的冲击荷载和预应力增量，导致最不利冲击状态下预应力承重缆索的破断，从而使得防护工程整体失效。除此之外，高的应力状态对于预应力承重缆索的疲劳破坏和加速锈蚀也是非常不利的。因此，在适度的预应力状态下达到可控的冲击变形是这类柔性防护网最优设计的目标，而实现这一目标的最直接途径是通过模拟真实状态下的预应力钢丝网冲击试验来优化各项设计参数。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种预应力钢丝网冲击试验装置及试验方法，能够模拟高空落石、飞石的冲击作用，适应于工程现场的实际条件，真实地反映预应力钢丝网柔性防护工程的抗冲击变形及防护效果。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

预应力钢丝网冲击试验装置，包括：

由横梁1与立柱2组成的柔性网支撑框架系统，其中横梁1的上翼板预设挂网螺栓3，挂网螺栓3上张拉锚固预应力承重缆索4，预应力承重缆索4上绑扎固定有柔性防护网5；

由轻质标尺7和装有有色液体9的封闭容器8组成的冲击变形测试系统，其中轻质标尺7的上端连接在预应力承重缆索4的交叉节点上，下端浸入有色液体9的液面以下；

以及设置于柔性防护网5上方用于对其形成冲击的等效冲击质量块。

所述横梁1与立柱2均采用GBH300×150mm的H型钢，连接结构由金属构件构成，各节点处采用M16高强螺栓6进行连接。

所述挂网螺栓3在横梁1的上翼板上间隔0.5m设置。

所述挂网螺栓3采用M20高强螺栓。

所述封闭容器8有五个，布置于一个正五边形的五个顶点。

所述轻质标尺7的上端至下端刻度由大至小排列。

所述等效冲击质量块为内部填装铅砂11的钢制砂筒10。

所述钢制砂筒10外形构造为圆柱体，采用壁厚10mm的Q235钢材制造，筒外侧壁对称焊接两个钢制把手12。

本发明同时提供了基于所述试验装置的试验方法，包括如下步骤：

步骤一：依据与飞散物的重力势能等效的原理，计算得到拟采用等效冲击质量块的重量，在试验前进行实时调整；

步骤二：选择地势平坦区域，将型钢制作的横梁1与立柱2通过高强螺栓6连接，拼装形成框架；

步骤三：在横梁1上翼板间距0.5m布设挂网螺栓3，张拉固定预应力承重缆索4，并在预应力承重缆索4上绑扎固定柔性防护网5；

步骤四：在预应力承重缆索4上悬挂轻质标尺7，轻质标尺7下端浸入有色液体9中，在等效冲击质量块下落撞击柔性防护网5后，根据轻质标尺7上液面痕迹的变化来测试最大瞬时挠度。

其中，在所述步骤四得到的瞬时挠度过大，可能引起柔性防护网5变形侵入行车限界并影响正常通行的情况下，调整预应力承重缆索4的张拉力，提高柔性防护网5抗冲击变形能力，调整应满足容许变形限制。

本发明的有益效果是：

（1）提供了真实模拟预应力钢丝网柔性防护工程抵御飞石、落石冲击的变形值及防护效果的试验装置及试验方法；