[发明专利]一种模拟冲击、振动动载重复作用的试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种试验装置，特别是涉及一种混凝土类材料经受冲击、振动动载重复作用性能的试验测试方法与评价技术的装置。

背景技术

混凝土具有原料丰富、价格低廉、生产工艺简单、耐久性好等特，是当今世界上最大宗的土木工程材料之一。然而，混凝土类材料也存在显著的缺陷，如脆性大、易开裂、吸能减震性能差等。

随着现代经济社会发展，混凝土基础设施以及各类大型复杂建筑结构日益增多，人类活动日益频繁，地震等自然灾害也时有发生，各类混凝土结构遭受振动等动荷载作用的情形越来越多，如我国大规模的高速公路、高速铁路、桥梁、机场以及工厂等结构构件均在服役过程中不同程度地承受周期重复的动荷载作用，而一些新型结构如高层建筑、重力式海洋平台、核电站混凝土保护层等还将承受地震荷载、风荷载、波浪荷载等的作用。除了这些外加荷载的作用外，环境的变化（如温度的变化，冻融循环）都会在材料或结构内部产生交变的应力，使其承受重复荷载的作用。在这些重复荷载作用下，混凝土结构(或结构构件)的各部位将承受重复应力和应变，很容易导致其过早失效，从而造成重大损失。因此，不少相关研究者在如何减少混凝土脆性、改善混凝土抵抗动载重复作用性能等方面做了不少工作[1-3]。

试验测试与评价手段是发展包括水泥混凝土在内的新材料的重要前提，国内外为此做了很多工作，也取得了不少成果。我国在结构试验和加载检测技术的发展经历了几个阶段[4]。就水泥混凝土材料而言，已初步形成了对混凝土材料基本性能的试验方法标准体系。然而，对于混凝土动态性能的试验测试方法还比较缺乏，特别是一些能模拟不同作用频率下的重复动载作用的试验测试设备不多见。目前，已有的一些动载测试方法主要限于较低频率下的疲劳试验、霍普金森压杆高速冲击试验、落锤试验以及采用CT扫描的动载测试等[5-7]，霍普金森压杆试验、落锤试验基本都是测试评价试样的抗高速冲击动荷载的性能，而已有的疲劳试验机限于在较低频率的重复动载作用，难以试验模拟在如高速列车运行过程对钢轨以及轨下混凝土结构的冲击、振动作用，因此有必要研制一种简单实用和有效模拟冲击、振动动载重复作用的试验装置，从而为有效测试评价材料（构件）抵抗上述作用条件下的性能提供手段。

鉴于上述，本发明拟结合我国已建和将建大规模高速铁路建设发展的重大需求，针对高速铁路基础结构关键材料遭受高速列车重复动载的实际情况，研发一种能够有效的模拟冲击、振动动载重复作用的试验装置，以实现对遭受上述动载重复作用的材料(结构构件)的抗力进行试验测试评估，从而实现合理选材，确保结构服役安全和耐久。参考文献：

[1]徐世烺，李贺东.超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用[J].土木工程学报，2008，41（6）：45-59。

[2]郑克仁.矿物掺合料对混凝土疲劳性能的影响及机理混凝土与水泥制品[D].南京:东南大学博士生学位论文，2005。

[3]陈相宇.纤维混凝土抗冲击性能试验研究[D].大连：大连理工大学硕士学位论文，2010。

[4]李炳生，汤海林，张其林.结构试验与加载检测技术的发展及其应用[J].结构工程师，2011,27（S1）:69-74。

[5]代仁平，郭学彬，宫全美，等.隧道围岩爆破损伤防护的霍普金森压杆试验[J].岩石力学，2011，32（1）：77-83。

[6]马建坡,方亮,吉嘉龙.落锤试验试样厚度尺寸效应对TNDT的影响[J].材料开发与应用，2004，19(1):5-8。

[8]丁卫华，陈厚群，尹小涛，等。类岩石材料CT动载试验装置的关键技术研究[J].岩石力学与工程学报，2009，28（8）：1620-1627。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种对混凝土的动态力学性能进行试验测试评价，并能较好模拟冲击、振动动载重复作用的模拟冲击、振动动载重复作用的试验装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供的模拟冲击、振动动载重复作用的试验装置，由冲击振动作动器系统、试件支座与支撑系统构成，所述的试件支座处于所述的冲击振动作动器系统的下方，所述的试件支座上设有与所述的冲击振动作动器系统的下端对正的试件盒。

所述的冲击振动作动器系统由两台荷载可调变频振动电机、加载作动压头、稳定限位杆和钢板组成，所述的荷载可调变频振动电机对称安装固定在所述的钢板上，所述的加载作动压头设置在所述钢板的底部，所述的稳定限位杆固定安装在所述的支撑系统上对所述的加载作动压头进行稳定限位，所述的钢板滑动安装在所述的支撑系统上。