[发明专利]研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置和方法

说明书

本发明公开了一种研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置和方法，所述装置包括桥墩试件、加载装置以及测量装置；所述加载装置包括竖向布置的立柱、斜向连接在所述立柱一侧的斜撑、铰接在立柱另一侧的上加载梁、水平设置在上加载梁下方并连接所述立柱的下加载梁、竖向连接所述上加载梁和下加载梁用以施加拉力的一根或者多根拉杆；所述桥墩试件竖向设置在所述上加载梁和下加载梁之间；所述测量装置包括若干拉杆荷载传感器，所述拉杆荷载传感器一一对应设置在所述拉杆上用以测量拉杆施加的拉力。该装置构造简单、组装和拆卸方便，能够在爆炸试验中固定桥墩试件并对试件提供轴向压力，以模拟桥梁上部结构自重和通过支座传递给桥墩的轴向荷载。

技术领域

本发明属于桥梁防护工程领域，具体涉及一种用于对桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能进行试验研究的装置和方法。

背景技术

桥墩是桥梁结构的关键受力构件之一，桥墩的破坏是桥梁结构各构件破坏中最灾难性的。由于在现行桥梁设计规范中没有考虑爆炸荷载的作用，因此桥墩若遭遇爆炸袭击，可能会造成严重的损伤，甚至导致整个桥梁结构的连续倒塌而丧失功能，从而对社会和人民的生命财产造成严重威胁。目前，桥梁结构的抗爆及其防护研究已引起国际学术和工程界的广泛和高度重视，开展桥墩在爆炸作用下性能的试验研究极为必要。

在进行桥梁墩柱构件的野外爆炸试验时，往往需要对试件进行固定来模拟桥梁墩柱的边界条件，同时需要对试件施加一定的轴压来模拟桥梁上部结构自重和通过支座传递给墩柱的轴向荷载。目前在结构构件爆炸试验中实现试件固定和轴压施加的主要方法有：(1)设置反力支撑架来固定试件；(2)通过固定于反力墙上的支撑来固定试件；(3)设置爆炸坑，将试件平放在爆炸坑内固定，并通过位于试件一端的液压系统进行轴压加载。

上述方法在实际爆炸试验中存在以下不足：第一种方法不能对试件施加轴向荷载，且对于不同高度试件的适应性较差；第二种方法同样不能对试件施加轴向荷载，且反力墙对爆炸冲击波的反射将影响试件的响应；第三种方法中试件的约束条件以及所受的爆炸冲击波状态与实际情况相差较大，为了防止液压加载系统在爆炸试验中遭到破坏，需要设置专门的防护装置，维护成本高、构造复杂、场地适应性差。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的装置，该装置能够实现在桥墩爆炸试验中对试件的固定和施加轴向压力。

同时，本发明还提供了一种研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的方法。

技术方案：包括桥墩试件、加载装置以及测量装置；所述加载装置包括竖向布置的立柱、斜向连接在所述立柱一侧的斜撑、铰接在立柱另一侧的上加载梁、水平设置在上加载梁下方并连接所述立柱的下加载梁、竖向连接所述上加载梁和下加载梁用以施加拉力的一根或者多根拉杆；所述桥墩试件竖向设置在所述上加载梁和下加载梁之间；所述测量装置包括若干拉杆荷载传感器，所述拉杆荷载传感器一一对应设置在所述拉杆上用以测量拉杆施加的拉力。

其中，为了在施加轴向压力时，消除桥墩试件端部的附加弯矩，所述加载装置还设置有轴力单向铰，所述轴力单向铰的上端连接所述上加载梁，所述桥墩试件设置在所述轴力单向铰的下端。

进一步的，所述测量装置还包括试件荷载传感器，所述试件荷载传感器可拆卸的设置在所述桥墩试件与所述轴力单向铰之间。

并且，该装置还包括动态数据采集系统，所述测量装置连接在所述动态数据采集系统上。

而本发明所述的研究桥墩在轴向荷载和爆炸作用下性能的方法所采用的技术方案包括下述步骤：