[发明专利]拆除塌落体触地冲击荷载特征获取实验装置及其实验方法

权利要求书

1.拆除塌落体触地冲击荷载特征获取实验装置，其特征在于，包括塌落体荷载模型(1)、模型试验箱、加载实施装置和监控量测系统，所述模型试验箱包括试验箱(2)，试验箱(2)外侧设置有泡沫(16)，试验箱(2)内设置有“上硬下软”和“上软下硬”两种层状地面结构；所述加载试验装置与所述塌落体荷载模型(1)相连，所述模型试验箱位于所述加载试验装置的下方，所述监控量测系统安装在所述加载试验装置上。

2.根据权利要求1所述的拆除塌落体触地冲击荷载特征获取实验装置，其特征在于，所述塌落体荷载模型(1)中的塌落体在触地时与土体的接触方式共设置有三种：分别为平面接触、棱边接触和弧面接触。

3.根据权利要求1所述的拆除塌落体触地冲击荷载特征获取实验装置，其特征在于，所述“上硬下软”层状地面结构为：在试验箱(2)内设置有混凝土面板，在混凝土面板下侧布置有粉质黏土层；所述“上软下硬”层状地面结构为：在试验箱(2)内设置有粉质黏土层，在粉质黏土层下侧布置有碎石土。

4.根据权利要求1所述的拆除塌落体触地冲击荷载特征获取实验装置，其特征在于，所述加载试验装置包括小型龙门吊(3)，在小型龙门吊(3)上安装有定滑轮(4)，定滑轮(4)上穿过有主缆绳(5)，所述主缆绳(5)一端连接有绞车(6)，主缆绳(5)另一端连接有连接钩(7)，所述连接钩(7)与所述塌落体荷载模型(1)相连。

5.根据权利要求4所述的拆除塌落体触地冲击荷载特征获取实验装置，其特征在于，所述监控量测系统包括加速度计(8)、土压力计(9)、土体位移计(10)、应变片(11)、动态信号采集仪、激光发射器(12)、光电接收装置(13)、标尺(14)和高速摄像机(15)，在所述试验箱(2)沿落锤点径向布设有三组测点，每组测点包括混凝土表面的动态应变测试点，在所述动态应变测试点均布置有所述应变片(11)，沿试验箱(2)的深度方向均匀布置有土压力计(9)、位移计(10)和加速度计(8)，在所述小型龙门吊(3)上对称设置有两组激光发射器(12)和光电接收装置(13)，在所述试验箱(2)一侧放置有标尺(14)，所述试验箱(2)正前方布置有高速摄像机(15)。

6.一种基于权利要求5所述的拆除塌落体触地冲击荷载特征获取实验装置的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)试验箱(2)的制作以及监控量测系统的布置：试验箱(2)内设置有“上硬下软”和“上软下硬”两种层状地面结构，同时考虑模型试验的相似理论以及试验的实际可操作性，计算获得基本物理量的相似比尺，选取典型地层模型，制作与两种典型地层相似的三维缩尺模型；在所述试验箱(2)沿落锤点径向布设有三组测点，每组测点包括混凝土表面的动态应变测试点，在所述动态应变测试点均布置有所述应变片(11)，沿试验箱(2)的深度方向均匀布置有土压力计(9)、位移计(10)和加速度计(8)，在所述小型龙门吊(3)上对称设置有两组激光发射器(12)和光电接收装置(13)，在所述试验箱(2)一侧放置有标尺(14)，所述试验箱(2)正前方布置有高速摄像机(15)；

2)塌落体荷载模型(1)的选取：在爆破拆除工程中，高层高耸结构倒塌时塌落体大小各异、形状也不规则，导致塌落体触地时与土体的接触方式也大不相同，塌落体荷载模型(1)中的塌落体在触地时与土体的接触方式共设置有三种：分别为平面接触、棱边接触和弧面接触；同时考虑到不同塌落体触地时存在时间差，故而设计了相同触地方式、不同落地高度的触地冲击荷载形式以及不同落地高度、不同接触方式的触地荷载形式；

3)模型加载施加：在安装试验箱(2)后，通过加载试验装置对塌落体荷载模型(1)进行提升，通过标尺(14)测量塌落体荷载模型(1)的上升高度；

4)试验测试以及数据记录：通过选取不同塌落体荷载模型(1)，控制荷载下落高度进行触地冲击试验，获取不同触地荷载条件下不同地面结构的破坏形式、变形特征以及加速度、动土压力、动应力的动土响应特征参数。