[发明专利]结构连续性倒塌实验结构构件初始破断通用装置有效

专利信息
申请号: 201310082342.8 申请日: 2013-03-15
公开(公告)号: CN103207095A 公开(公告)日: 2013-07-17
发明(设计)人: 闫伸;赵宪忠;陈以一 申请(专利权)人: 同济大学
主分类号: G01M99/00 分类号: G01M99/00
代理公司: 上海正旦专利代理有限公司 31200 代理人: 张磊
地址: 200092 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 结构 连续性 倒塌 实验 构件 初始 通用 装置
【说明书】:

技术领域

发明涉及结构工程领域中连续性倒塌试验研究,具体涉及一种结构连续性倒塌实验结构构件初始破断通用装置。

背景技术

建筑结构连续性倒塌试验的操作难点主要体现在如何实现结构构件的突然破断,引入的初始破断装置需要具有对拟破坏构件常规性质的非干扰性、触发后杆件失效的瞬时性、失效触发的可控性、破断的彻底性等特性。目前已有的初始破坏装置通常不能兼顾这些特性,主要体现在着眼于失效瞬时性的装置通常由外力触发,存在撞击等能量输入;而强调由静止开始突然破断的装置,破断的可控性和彻底性又往往存在问题。

发明内容

为克服现有初始破断装置的诸多不足,实现无能量输入的、可控的、彻底的结构构件破断,本发明的目的在于提供了一种结构连续性倒塌实验结构构件初始破断通用装置。该装置在破断未触发前能完整的传递构件内部轴力(拉、压)与弯矩,且可以通过焊接、栓接、螺纹连接等方式方便地与钢框架、混凝土框架、空间结构等多种形式的结构模型相结合,基本上适用于所有类型结构中所有构件的初始破断要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:为了实现连续性倒塌试验中结构构件的突然破断,本发明的基本思路是将破断装置作为构件的一部分传递构件的内力,在破断命令触发后使装置的中间传力部件从装置上脱离并形成装置本身的破断。因此,本破断装置由两个相互分离的双斜面钢头(分别使用连接端板连接拟破断构件断开部分的两个断面)和将两个双斜面钢头紧固连接成一体的剪刀夹环箍(从装置上脱离形成空隙)组成。钢头外轮廓与剪刀夹环箍内表面在相对应位置上都采用双斜面构形,使得钢头与环箍可以相互配合,通过机械咬合可以传递拉力、压力和弯矩。剪刀夹环箍的夹板末端使用拉紧部件,以剪刀夹环箍的转动轴作为支点使环箍对钢头形成径向压力,进而在钢头受到由拟破断构件传递来的荷载时发展机械咬合力。触发破断时,使拉紧部件内的拉力瞬间消失,剪刀夹环箍即从装置上脱离,两侧的双斜面钢头彼此分离形成破断状态。在承受荷载较大时,拉紧部件可采用钢拉锁缠绕电动推杆中推杆伸出部分的持力方式,能在提供数吨的拉紧力的情况下安全、方便的操控装置破断。不同于已有采用“钢头+环箍”的仅适用于拟破断构件两端铰接的破断装置,本发明两个双斜面钢头之间留有距离可调整的间隙,间隙处的内力由钢环箍传递,因而在拟破断构件两端固接时仍可形成破断状态;而且使用“钢拉锁+电动推杆”作为拉紧部件可以使破断装置适用于以往装置所无法使用的大型试验。也不同于通过撞击或外力牵引实现破断的装置,使用本发明的结构构件的突然破断完全是由构件自身丧失承载能力造成的,没有无法预期的外力及能量输入。

本发明提出的结构连续性倒塌实验结构构件初始破断通用装置,由左侧端板3、右侧端板4、左侧双斜面钢头5、右侧双斜面钢头6、上部环箍7、下部环箍8、上部环箍夹板9、下部环箍夹板10、环箍圆轴11和拉紧部件12组成,其中:左侧双斜面钢头5通过左侧端板3与拟破断构件左侧部分1连接成一体,右侧双斜面钢头6通过右侧端板4与拟破断构件右侧部分2连接成一体,左侧双斜面钢头5与右侧双斜面钢头6之间留有适当空隙;上部环箍7与上部环箍夹板9焊接,下部环箍8与下部环箍夹板10焊接,上部环箍7和下部环箍8可以以环箍圆轴11为轴自由转动,形成类似“剪刀”的构造;上部环箍7与下部环箍8组合成封闭的环箍,环箍内部设有凸块,所述凸块与左侧双斜面钢头5和右侧双斜面钢头6上相应位置的卡槽进行咬合;上部环箍夹板9和下部环箍夹板10远离环箍圆轴11的一端之间设有拉紧部件12;所述拉紧部件12采用橡皮筋构造或钢拉锁和电动推杆组合构造。

本发明中,当拉紧部件12采用橡皮筋构造时,所述构造由橡皮绳14和橡皮绳连接件13组成,橡皮绳连接件13为两个,分别设置于上部环箍夹板9和下部环箍夹板10远离环箍圆轴11一端的相同位置上,两个橡皮绳连接件13之间通过橡皮绳14,拉紧部件12的拉紧力通过预先张拉橡皮筋获得。

本发明中,当拉紧部件12采用钢拉锁和电动推杆组合构造时,所述构造由电动推杆15、电动推杆固定件16、推杆套件17、钢拉锁18、钢丝绳拉紧器19和钢拉锁连接件20组成,其中:电动推杆固定件16固定于上部环箍夹板9远离环箍圆轴11的一端上,其上安装电动推杆15,电动推杆15的推杆穿过电动推杆固定件16上的圆孔伸出,伸出部分下方与上半部为半圆柱形凹槽的推杆套件17进行半圆形表面接触配合,推杆套件17的下半部分为另一方向的半圆柱形凹槽,用来固定钢拉锁18一端,钢拉锁18另一端连接钢丝绳拉器19,固定在钢拉锁连接件20上,钢拉锁连接件20固定于下部环箍夹板10远离环箍圆轴11的一端上。

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