[发明专利]针对大型工程结构的摆锤冲击实验装置

说明书

本发明公开了一种针对大型工程结构的摆锤冲击实验装置，包括龙门架、摆锤和弹簧，龙门架底部锚固在地面上，龙门架顶部设有吊车梁，吊车梁上设有用于起吊摆锤的吊车，龙门架中部设有摆锤横梁，摆锤横梁采用下部开口结构，摆锤横梁下方设有摆锤系杆，摆锤系杆上端通过轴承安装在摆锤横梁下部开口中，摆锤系杆下端设有摆锤，摆锤上设有锤头，摆锤与锤头之间设有力传感器，弹簧一端固定在龙门架下部，弹簧另一端固定在摆锤系杆下端。本发明设计了一个高能量摆锤冲击实验装置，实现较高能量的撞击，撞击速度最高可达13.5 m/s，撞击能量最大可达21 kJ，主要针对大型工程结构进行撞击试验，可用于模拟车辆、船舶和落石等撞击作用。

技术领域

本发明涉及一种摆锤装置，特别涉及一种针对大型工程结构的摆锤冲击实验装置。

背景技术

房屋或桥梁等大型工程结构可能受到车辆、船舶或滚石等撞击作用，摆锤冲击实验装置可用于模拟这类撞击作用，从而可以对结构物的抗撞性能进行试验研究。

现有的摆锤装置当采用刚性系杆时一般尺寸较小、吨位较低、冲击能量较小，主要针对材料性能试验；而采用柔性系杆（例如钢索）时，摆锤旋转角度不能超过90°，且摆锤在撞击时很难保持稳定。因此，若需要进行较高速度的撞击，则摆锤装置的高度需要很高。柔性系杆摆锤在下落过程中很难像刚性系杆摆锤那样具有很好的方向稳定性，即摆锤在撞击结构物时可能会出现一定的偏转，尤其是在高能量撞击时。

针对房屋或桥梁等大型工程结构需要采用高冲击能量的摆锤装置，一般来说，提高冲击能量的办法一是增加系杆长度，二是增加摆锤质量；但提高摆锤装置的冲击能量并不是在现有小吨位摆锤基础上将其简单地放大，这是因为刚性系杆长度的增加会导致刚性系杆强度和刚度呈指数下降，而撞击时系杆内力却随撞击能量呈指数上升；同时，高能量撞击还将带来系杆局部稳定以及摆锤各连接节点的承载能力问题。这说明，现有的小吨位刚性系杆摆锤装置并不能用于大型工程结构的摆锤装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、安全可靠的针对大型工程结构的摆锤冲击实验装置。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种针对大型工程结构的摆锤冲击实验装置，包括龙门架、摆锤和弹簧，所述龙门架底部锚固在地面上，龙门架顶部设有吊车梁，所述吊车梁上设有用于起吊摆锤的吊车，所述龙门架中部设有摆锤横梁，摆锤横梁采用下部开口结构，摆锤横梁下方设有摆锤系杆，所述摆锤系杆上端通过轴承安装在摆锤横梁下部开口中，摆锤系杆下端设有摆锤，摆锤上设有锤头，摆锤与锤头之间设有力传感器，所述弹簧一端固定在龙门架下部，弹簧另一端固定在摆锤系杆下端。

上述针对大型工程结构的摆锤冲击实验装置，所述龙门架由两根相互平行的第一H型钢组成，第一H型钢从上到下每间隔相同距离设置一个第一加劲肋。

上述针对大型工程结构的摆锤冲击实验装置，还包括两个用于支撑吊车梁的吊车梁斜撑，两个吊车梁斜撑对称分布在吊车梁底面两侧，吊车梁斜撑顶端与吊车梁远离龙门架的一端连接，吊车梁斜撑底端与对应的第一H型钢相连。

上述针对大型工程结构的摆锤冲击实验装置，还包括两个对称设置的用于支撑龙门架的龙门架斜撑，龙门架斜撑上端与龙门架相连，龙门架斜撑下端用地锚螺栓锚固到地面上。

上述针对大型工程结构的摆锤冲击实验装置，所述锤头采用可拆卸方式安装在摆锤上，锤头的类型包括弧面锤头、锥形锤头、橡胶锤头、平面锤头四种类型。

上述针对大型工程结构的摆锤冲击实验装置，所述摆锤系杆为刚性系杆，选用第二H型钢且每隔100mm设置第二加劲肋。

上述针对大型工程结构的摆锤冲击实验装置，所述摆锤上设有挂钩，挂钩与吊车上的脱钩器连接。

上述针对大型工程结构的摆锤冲击实验装置，所述摆锤上行时绕轴承旋转的最大角度为135°。