一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置，包括支撑组件、约束释放组件、滑动组件、阻挡定位组件和底座，滑动组件的槽道固定于底座上，支撑组件与滑动组件中的滚轮相连，该滚轮置于滑动组件的滑道中，阻挡定位组件固定于槽道上，约束释放组件与支撑组件相连。与现有技术相比，本发明可以实现整体或局部支撑区域的失效或者达到下沉设定位移的目的，且启动方法简便，可操作性强，避免了以往通过撞击使支撑构件失效方法所带来的可操作性差、失效区域不易控制等缺点，另外滑动组件的运动区域位于装置内部，避免了试验中滑动组件对结构模型受力的影响以及对结构模型运动状态的干扰。
【专利说明】一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置
【技术领域】
[0001]本发明属于工程结构试验领域，尤其是涉及一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置。
【背景技术】
[0002]用于模拟偶然荷载作用下工程结构支撑构件突然失效的试验装置或者模拟地基不均匀沉降对工程结构影响的试验装置一般至少应包括两个功能，即(I)偶然荷载作用(地基不均匀沉降)以前，该支撑装置可以替代支撑构件承担上部结构传来的竖向荷载、
[2]偶然荷载作用(地基不均匀沉降)发生以后，该支撑装置失去承载力或者在下沉了一定位移后仍能保持一定的承载力。在同一个装置中同时实现这样两个功能，且要求装置操作简单造价低廉，其实现难度较大。目前对于模拟支撑构件突然失效的方法是采用撞击法，使用玻璃材料制作试验中欲使其失效的模型支撑构件，试验时采用刚性物体撞击玻璃质支撑构件，达到使其失效的目的。这种方法存在如下不足:(1)撞击用刚性物体的撞击方向、撞击力度不易控制，容易出现撞击多次才能使支撑构件失效的情况，而多次撞击将会对上部结构产生较大振动，甚至破损、破坏，造成试验失败、(2)刚性撞击物前端撞击面较大,撞击过程中有可能对试验中欲保留的支撑构件造成意外破坏、(3)由于刚性撞击物长度有限，支撑构件失效后引起结构倒塌将会危及使用刚性撞击物人员的人身安全、(4)撞击过程中改变了上部结构的受力状态，与试验欲模拟的状态不符。对于欲模拟地基有限沉降对结构影响的试验装置目前还不多见。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种模拟工程结构的支撑构件突然失效或者结构下面的地基不均匀沉降的试验装置。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置，包括支撑组件、约束释放组件、滑动组件、阻挡定位组件和底座，
[0006]所述的滑动组件的槽道固定于底座上，所述的支撑组件与滑动组件中的滚轮相连，该滚轮置于滑动组件的滑道中，所述的阻挡定位组件固定于槽道上，所述的约束释放组件与支撑组件相连。
[0007]所述的支撑组件包括支撑面板、斜向支撑杆件、横向连接杆件，支撑面板为钢筋混凝土板外包角钢，斜向支撑杆件为端部铰接的斜向支撑杆，共设有4组，对称分布在支撑面板的4个角部下端，每两组之间通过横向连接杆件相连。
[0008]所述的斜向支撑杆件端部通过销栓铰接，滚轮以横向连接杆件的延长段为轴，滚轮位于斜向支撑杆件的外侧。
[0009]所述的斜向支撑杆件的下端与底座或横向连接杆件相连，该横向连接杆件的两端焊有开孔的耳板，该耳板的中面平行于水平面，4组斜向支撑构件中每两组一对，每对支撑构件通过上、中、下3个位置的横向支撑连接杆件相连，上部和下部位置的横向支撑杆件的直径大于中部位置杆件的直径。
[0010]所述的约束释放组件包括钢丝绳、花篮螺丝、脱钩释放件，钢丝绳的一端与支撑组件中的横向连接杆件上的耳板相连，钢丝绳的另一端与脱钩释放装置相连，脱钩释放装置通过花篮螺丝与相对称的钢丝绳相连。
[0011]所述的滑动组件包括滚轮与滑道，位于上部的滚轮位于上部的槽道内，槽道沿支撑面板的长度方向位于其下部，位于的下部槽道内的滚轮与连接横向连接杆件的斜向支撑杆件相连，下部的槽道与底座相连。
[0012]所述的阻挡定位组件包括角钢和三角形肋板，所述的角钢与下部槽道相连。
[0013]位于下部槽道内的阻挡定位组件中角钢共2根，其轴线与槽道垂直，与滚轮相对的一侧焊接2块三角形肋板。
[0014]所述的底座包括槽型角钢、三角形肋板、耳板、方形钢板，位于两端的两块槽钢翼缘相对焊接，上部连接有厚钢板，位于外侧的槽钢外均匀焊接有5块三角形肋板。
[0015]本发明通过膨胀螺丝固定于较为平整的地面上，在释放装置启动前上部支撑面将替代试验中的失效支撑构件承担上部荷载、试验时启动脱钩释放装置，该装置上的弯钩和钢丝绳脱离后，滚轮在滑道内滑动，斜向支撑杆件开始运动，继而带动支撑面板下降，当滚轮滑动至与阻挡定位组件中的槽钢相接触时，整个装置的运动停止，从而实现工程结构一定区域支撑构件的失效或模拟地基的不均匀沉降。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0017](I)本装置将支撑及支撑释放功能集合为一体，启动本装置的约束释放组件前，该装置可模拟结构的支撑构件承担上部的竖向荷载，启动本装置的约束释放组件后，可以实现整体或局部支撑区域的失效或设定位移的沉降、
[0018](2)约束释放装置的启动方法简便，可操作性强，避免了以往通过撞击使支撑构件失效方法的操作性差的缺点、
[0019](3)滑动组件的运动区域在本装置内部，避免了试验中滑动组件对结构模型受力的影响和结构模型运动状态的干扰、
[0020](4)可按试验要求调整阻挡定位组件的位置，达到控制支撑装置下沉设定位移的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明的结构示意图、
[0022]图2为上部槽道的结构示意图、
[0023]图3为下部槽道的结构示意图、
[0024]图4为斜向支撑组件的结构示意图。
[0025]图中，I为第一角钢、2为第二角钢、3为第一钻孔角钢、4为第一钻孔钢板、5为第一槽钢、6为第二槽钢、7为第二钻孔钢板、8为第一钢板、9为第一横向连接杆件、10为第二横向连接杆件、11为第三横向连接杆件、12为第四横向连接杆件、13为第二斜向支撑杆件、14为第一斜向支撑杆件、15为轴承、16为挡圈、17为隔圈、18为螺母、19为第一耳板、20为第二耳板、21为第一支撑角钢、22为第二支撑角钢、23为第一肋、24为第二肋、25为第三肋、26为钢丝绳、27为脱钩释放件、28为花篮螺丝。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0027]一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置，其结构如图1-4所示，主要包括支撑组件、约束释放组件、滑动组件、阻挡定位组件和底座。各个组件之间的相对位置为:滑动组件中的槽道固定于底座上，支撑组件与滑动组件中的滚轮相连，滚轮置于滑动组件的滑道中，阻挡定位组件固定于槽道上，约束释放组件与支撑组件相连，具体的组件包括第一角钢1、第二角钢2、第一钻孔角钢3、第一钻孔钢板4、第一槽钢5、第二槽钢6、第二钻孔钢板7、第一钢板8、第一横向连接杆件9、第二横向连接杆件10、第三横向连接杆件11、第四横向连接杆件12、第二斜向支撑杆件13、第一斜向支撑杆件14、轴承15、挡圈16、隔圈17、螺母18、第一耳板19、第二耳板20、第一支撑角钢21、第二支撑角钢22、第一肋23、第二肋24、第三肋25、钢丝绳26、脱钩释放件27、花篮螺丝28。
[0028]支撑组件包括支撑面板、斜向支撑杆件、横向连接杆件。其中，支撑面板上表面平整，与结构模型直接接触且承担上部结构模型传来的荷载，支撑面板用第一角钢1、第二角钢2焊接而成，中部放置双层双向钢筋并浇筑高强度混凝土。
[0029]斜向支撑杆件位于支撑面板的下部，斜向支撑杆件每2根为I组，共4组，对称布置于支撑面板的4个角部，每2组支撑杆件通过横向连接杆件在上、中、下部3个位置连接而成。斜向支撑杆件分为第二斜向支撑杆件13、第一斜向支撑杆件14，端部以上部横向连接杆件为销栓轴铰接连接。第一斜向支撑杆件14的下端与支座通过螺栓铰接相连，第二斜向支撑杆件13下端与横向连接杆件相连。下部滚轮以横向连接杆件的延长段为轴，位于斜向支撑杆件的外侧。横向连接杆也分为平行排布的第一横向连接杆件9、第二横向连接杆件10、第三横向连接杆件11。位于下部的横向连接杆件的两端焊有开孔的第一耳板19，第一耳板19的中面平行于水平面。位于底座两端中部的第二耳板20，第二耳板20的中面垂直于水平面。
[0030]约束释放组件包括钢丝绳26、脱钩释放件27、花篮螺丝28。钢丝绳26为2根，沿本装置的长度方向对称布置。钢丝绳26的一端与支撑组件中的横向连接杆件上的第二耳板20相连，通过脱钩释放件27、花篮螺丝28将2根钢丝绳26的另一端相连。
[0031]滑动组件包括滚轮与滑道，其中位于上部的滚轮与斜向支撑杆件的上部相连，上部的滚轮位于上部的槽道内，上部的槽道沿长度方向位于支撑面板的下部，位于下部滚轮与类型2的斜向支撑杆件相连，下部的滚轮位于下部的槽道内，下部的槽道与底座相连、位于上部和下部的滚轮以横向连接杆件的延长段为轴，位于斜向撑杆的外侧。
[0032]阻挡定位组件包括第一支撑角钢21、第一肋23、第二肋24、第三肋25，第一支撑角钢21与下部槽道相连，其位置可按试验要求的指定位置固定、其轴线与槽道垂直，位于下部槽道内，且与滚轮相对的一侧焊接2块三角形的第二肋24、第三肋25。底座包括第一槽钢5、第二槽钢6、第二钻孔钢板7、第一钢板8，第一槽钢5、第二槽钢6分别位于两端，其翼缘相对焊接，上部连接有第一钢板8，位于外侧的槽钢外则均匀焊接有5块三角形的第一肋23。
[0033]为了在试验中模拟结构整体(或局部)支撑区域(构件)在偶然荷载下的失效，或者在地基不均匀沉降对结构的影响试验中模拟地基的有限位移下沉，本发明可按照下列步骤完成加载任务:
[0034](I)根据试验的目的和具体要求，确定欲失效的支撑区域或地基沉降区域的范围，并确定支撑区域或沉降区域所承担的竖向荷载的大小；
[0035](2)确定试验时支撑面板的下沉位移，计算确定阻挡定位组件在槽道中的位置，并按该位置固定阻挡定位组件中的角钢及三角形肋板；
[0036](3)根据支撑面板所承担的竖向荷载的大小，确定约束释放组件中钢丝绳、花篮螺丝、脱钩释放装置的规格；
[0037](4)将本装置组装、装配到位，并通过约束释放组件中的钢丝绳、花篮螺丝、脱钩释放装置连接支撑组件，使本装置可以承担试验中的竖向荷载；
[0038](5)通过拧紧或放松花篮螺丝，将本装置的支撑面板的上表面调整到和临近结构模型基础顶面相同的高度，并在模型基础和支撑面板上制作试验模型；
[0039](6)试验模型制作、养护完成后，试验时启动脱钩释放装置即可使支撑面板下降与设定的高度，达到模拟结构整体(或局部)支撑区域(构件)在偶然荷载下的失效或者地基有限位移下沉的目的。
[0040]上述的对实施例的描述是为便于该【技术领域】的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置，其特征在于，该装置包括支撑组件、约束释放组件、滑动组件、阻挡定位组件和底座， 所述的滑动组件的槽道固定于底座上，所述的支撑组件与滑动组件中的滚轮相连，该滚轮置于滑动组件的滑道中，所述的阻挡定位组件固定于槽道上，所述的约束释放组件与支撑组件相连。
2.根据权利要求1所述的一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置，其特征在于，所述的支撑组件包括支撑面板、斜向支撑杆件、横向连接杆件，支撑面板为钢筋混凝土板外包角钢，斜向支撑杆件为端部铰接的斜向支撑杆，共设有4组，对称分布在支撑面板的4个角部下端，每两组之间通过横向连接杆件相连。
3.根据权利要求2所述的一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置，其特征在于，所述的斜向支撑杆件端部通过销栓铰接，滚轮以横向连接杆件的延长段为轴，滚轮位于斜向支撑杆件的外侧。
4.根据权利要求2所述的一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置，其特征在于，所述的斜向支撑杆件的下端与底座或横向连接杆件相连，该横向连接杆件的两端焊有开孔的耳板，该耳板的中面平行于水平面，4组斜向支撑构件中每两组一对，每对支撑构件通过上、中、下3个位置的横向支撑连接杆件相连，上部和下部位置的横向支撑杆件的直径大于中部位置杆件的直径。
5.根据权利要求2所述的一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置，其特征在于，所述的约束释放组件包括钢丝绳、花篮螺丝、脱钩释放件，钢丝绳的一端与支撑组件中的横向连接杆件上的耳板相连，钢丝绳的另一端与脱钩释放装置相连，脱钩释放装置通过花篮螺丝与相对称的钢丝绳相连。
6.根据权利要求4所述的一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置，其特征在于，所述的滑动组件包括滚轮与滑道，位于上部的滚轮位于上部的槽道内，槽道沿支撑面板的长度方向位于其下部，位于的下部槽道内的滚轮与连接横向连接杆件的斜向支撑杆件相连，下部的槽道与底座相连。
7.根据权利要求6所述的一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置，其特征在于，所述的阻挡定位组件包括角钢和三角形肋板，所述的角钢与下部槽道相连。
8.根据权利要求7所述的一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置，其特征在于，位于下部槽道内的阻挡定位组件中角钢共2根，其轴线与槽道垂直，与滚轮相对的一侧焊接2块三角形肋板。
9.根据权利要求1所述的一种结构倒塌试验中模拟构件失效的支撑释放装置，其特征在于，所述的底座包括槽型角钢、三角形肋板、耳板、方形钢板，位于两端的两块槽钢翼缘相对焊接，上部连接有厚钢板，位于外侧的槽钢外均匀焊接有5块三角形肋板。
【文档编号】G01M99/00GK104034547SQ201410275836
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】顾祥林, 李毅, 林峰 申请人:同济大学