一种用于柔性结构冲击试验的边界自适应支撑系统的制作方法

本发明涉及边坡防护技术领域，具体为一种用于柔性结构冲击试验的边界自适应支撑系统。

背景技术：

我国是多山国家，边坡落石是山区经常发生的一种自然灾害，发生突然且频率高，对行车安全、公路、铁路等交通建设构成了严重威胁。柔性防护系统是进行公路沿线滚石灾害防治的最有效措施。防护系统的高低决定了防护效果的好坏，影响防护系统性能的因素除了防护系统整体协同工作的能力外，它的组成构件的性能以及不同的边界条件也是重要因素。但目前国内尚无既能分开测试在不同边界条件下构件的性能，又能测试防护系统整体性能的实验平台。故进行落石冲击试验尤为重要，怎样实现边界自适应的模拟是试验系统的核心技术问题。

但现有的冲击试验系统不能单独测试构件的性能，比如网片和耗能器的破断力。而国外的柔性防护系统试验基本是利用既有山坡开展冲击试验，确定是试验场地易受环境影响，试验所用材料无法重复利用，成本高，花费时间多，且结果不易提取。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明目的在于提供一种就近修建，可反复使用的，能实现不同边界情况的，方便提取试验结果的用于柔性结构冲击试验的边界自适应支撑系统。

本申请的一种用于柔性结构冲击试验的边界自适应支撑系统，其特征在于，包括：埋在地下的墩柱，竖直固定在墩柱上的钢柱，钢柱的顶部设有支撑绳可在其间滑移的三维可滑移球绞，焊接在相邻两钢柱间的钢横梁，钢横梁上布置有环形朝内布置的环形对穿螺栓，每个三维可滑移球绞内穿过不同方向的支撑绳，其中，纵向支撑绳由纵向穿过相邻的两个球绞，两端分别固定在相应的墩柱上；横向支撑绳由横向穿过相邻的两个球绞，两端分别固定在相应的墩柱上；网片通过连接件和支撑绳与对穿螺栓连接形成固定或滑动边界。

进一步地，网片通过连接件直接挂于对穿螺栓上，形成固定边界。

进一步地，网片穿过四周的纵向支撑绳和横向支撑绳，再由连接件挂于对穿螺栓上，形成滑动边界。

进一步地，纵向支撑绳和/或横向支撑绳上设有耗能器。

进一步地，钢横梁四周设有平台，平台可由角钢焊接而成，并设有用钢管焊接而成的护栏，便于观测和装卸网片。

进一步地，墩柱的底部、对穿螺栓、纵向支撑绳和/或横向支撑绳上都贴有应变片。

进一步地，对穿螺栓沿钢横梁四周均匀布置。

进一步地，所述钢柱底部设有压力传感器，纵向支撑绳和/或横向支撑绳上设有拉力传感器。

进一步地，所述钢柱有四根，纵向支撑绳和横向支撑绳各有两根。

进一步地，还包括对角支撑绳，所述对角支撑绳穿过处于对角位置的两个球绞，两端分别固定在相应的墩柱上。

本发明的有益效果是：试验系统可以修建在就近场地，不受现场环境限制，可实现多种边界条件，可多次使用，效率高，方便数据采集。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种用于柔性结构冲击试验的边界自适应支撑系统的主视图。

图2为本发明一种用于柔性结构冲击试验的边界自适应支撑系统采用固定边界时的示意图。

图3为本发明一种用于柔性结构冲击试验的边界自适应支撑系统采用滑移边界时的示意图。

图4为本发明一种用于柔性结构冲击试验的边界自适应支撑系统设置对角支撑绳时的示意图。

图5为本发明一种用于柔性结构冲击试验的边界自适应支撑系统采用的立体图(省略了对角支撑绳)。

图中：1—三维可滑移球绞；2—钢柱；3—网片；4—钢横梁；5—安装观测平台；6—支撑绳；7—耗能器；8—墩柱；9—应变片；10—对穿螺栓；11—连接件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1—5所示，本申请实施例的一种用于柔性结构冲击试验的边界自适应支撑系统，包括三维可滑移球绞1；设立在墩柱上的4根钢柱2；连接四根钢柱的钢横梁4；用于安装和观测的平台5；用于固定网片3的支撑绳6；网片3；设于支撑绳上的耗能器7；设于钢柱2底部的应变片9；埋于地下的墩柱8；穿过横梁4用于挂网片的对穿螺栓10，连接件11。

墩柱为钢筋混凝土，埋在地下，端部高出地面一点，便于安装连接件，连接支撑绳。钢柱固定在墩柱上，三维可滑移球绞固定在钢柱2顶端，钢横梁焊接在两根钢柱2之间，使之形成一个整体。安装观测平台由角钢焊接而成，用钢管制成栏杆，在平台上，可铺设钢丝网，在满足走人的同时，不阻碍视线，便于观测冲击情况。钢横梁上穿有环形对穿螺栓，环形朝内。

所述支撑绳可以在球绞内自由滑动，且球绞可穿过三个不同方向的支撑绳。一根为横向支撑绳，一根为纵向支撑绳，一根为对角支撑绳，其中纵向支撑绳和横向支撑绳都是一头固定在墩柱上，然后穿过相邻两个球绞，再固定在对应的另一个墩柱上，对角支撑绳则穿过对角的两个球绞，然后两头固定在对应墩柱上，绳上均可设耗能器、应变片。当所做试验能级较低时，所述对角支撑绳可不设，当试验能级较大时，增设对称支撑绳，绳上连接耗能器，增加系统耗能。

当网片通过卸扣(卸扣为本申请实施例优选的连接件11)直接挂在对穿螺栓上时，形成固定边界，可测试网片的性能。当用支撑绳穿过网片，再把支撑绳通过卸扣挂在对穿螺栓上时，可形成活动边界，网片可滑移，支撑绳可设耗能器。对穿螺栓上可贴应变片，方便提取对网片的横向力。

当冲击块从高处落下，冲击到网片，网片发生变形，卸扣在支撑绳上滑动，当耗能器达到启动力后，耗能器启动耗能，因此可检测耗能器启动力。

实验完成后，可以通过贴在各处的应变片，方便地提取数据。包括柱底压力、支撑绳拉力、网片的横向拉力。

网片破坏时，施工人员可通过安装观察平台5对其进行替换。

在本申请的一个具有固定边界和滑移边界的实施例中：

钢柱采用12mm厚q345钢，钢柱截面为400×400mm的矩形，柱高4100mm。柱底可设加劲板，以增强柱底刚度。钢柱和加劲板都焊接在钢底板上，钢底板为50mm厚，尺寸为800×800mm的q345钢，板四周开孔，用于安装螺栓与基础相连，底板下设有传感器，钢柱固定在下方墩柱上。柱顶安装半径为150mm的三维滑移球绞，球绞内开有三个彼此不连通，且交角为45°的通道，球绞的底板用螺栓和柱顶板连接在一起。钢横梁采用18mm厚q345钢，横截面尺寸为350×350mm的矩形，横梁长4250mm，在对侧两面间隔均匀布置了9个螺栓孔，用于穿对穿螺栓，钢横梁的两端焊接在钢柱的侧面。钢横梁的四周均匀焊接∠100×10的等边角钢用于制作安装观测平台，角钢长1200mm，一头焊接在钢横梁上，另一头焊接在观测平台的外框架上，外框架由四根长7450mm的∠100×10的等边角钢焊接而成，栏杆由4mm厚直径为32mm的圆钢管制成。安装观测平台上铺设钢丝网，方便工作人员行走，也便于从下方观测实验进行情况。对穿螺栓从钢横梁中穿过并固定，当网片直接由卸扣挂于对穿螺栓上时为固定边界；当网片挂于支撑绳上，支撑绳再由卸扣挂于对穿螺栓上，可形成滑移边界，卸扣的多少可以控制边界的滑移程度。固定边界一般用来测试网片的破断力，滑移边界可测量耗能器的启动力，以及网片支撑绳和耗能器协同工作的能力。除四根钢柱下方的墩柱，在外侧还设有12根墩柱，墩柱截面为825×825mm的矩形，高1500mm，用于固定支撑绳。支撑绳分为横向支撑绳，纵向支撑绳，以及对穿支撑绳，支撑绳的两头分别固定于对应的两个墩柱上，中间穿过球绞和网片。支撑绳上有耗能器，耗能器和对穿螺栓上都可贴应变片。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。