本发明专利技术涉及一种竖向可观察式结构柱抗爆试验装置及试验方法，试验装置包括弹性部件和可放置结构柱以用于结构柱抗爆性能试验的钢筋混凝土爆坑，所述钢筋混凝土爆坑包括钢筋混凝土结构主体以及预埋在钢筋混凝土结构主体里的气管穿管、前角钢、穿线管、内支架、下围护结构、上横向支撑、迎爆面钢板；本发明专利技术能够考虑结构柱自重更加真实模拟结构柱受力状态，同时试验中结构柱受力全过程可以被观察记录，可满足大尺寸结构柱大当量抗爆试验要求，爆坑可重复使用不易损坏。复使用不易损坏。复使用不易损坏。
【技术实现步骤摘要】
一种竖向可观察式结构柱抗爆试验装置及试验方法
[0001]
[0002]本专利技术涉及一种竖向可观察式结构柱抗爆试验装置及试验方法，属于土木工程结构柱抗爆性能研究试验装置
技术介绍
[0003]近年来，世界范围内的恐怖袭击和意外爆炸事件不断发生，造成严重的人员伤亡和经济损失，同时也造成恶劣的政治和社会影响。而结构柱作为高层建筑、体育馆、桥梁等土木工程建筑结构的关键受力构件，如何防止结构柱在爆炸荷载作用下的严重损坏和坍塌是工程设计人员和科研工作者亟需解决的重大问题。
[0004]爆炸荷载为非常规荷载，是一种峰值高、历时短的强动载，爆炸冲击波与结构柱的相互作用十分复杂，因此结构柱抗爆试验成为了研究结构柱抗爆性能的主要研究手段之一。结构柱抗爆试验装置为抗爆试验关键装置，其一般由钢筋混凝土基体（爆坑）、千斤顶弹簧装置、支撑钢架组成。支撑钢架固定在爆坑中用以支撑结构柱以及固定位移、压力等传感器位置。千斤顶弹簧装置施加轴力于结构柱用以模拟真实结构中柱所受的竖向轴力，其反力直接作用于爆坑。
[0005]因此爆坑的受力性能成为影响试验结果关键因素之一，试验表明，由于传统结构柱抗爆试验装置中千斤顶弹簧装置的反力直接作用于爆坑，虽然爆坑四个拐角处配筋已作加密处理，但在多次爆炸荷载作用下，爆坑仍出现明显裂缝，影响试验结果，且不能多次重复使用造成人力物力财力的浪费。
[0006]另外，由于传统结构柱抗爆试验装置一般采用水平放置，用千斤顶弹簧装置施加的轴力模拟结构柱自重。在爆炸试验中，由于结构柱水平放置造成视线遮挡，结构柱在爆炸荷载下柱表面的裂缝开展，变形都不能直接被观测记录。并且用千斤顶弹簧装置施加的轴力来模拟结构柱自重的方式并不能真实地模拟结构柱在结构中原本的受力状态。
[0007]总之，现有技术存在的问题是：一方面结构柱抗爆试验装置反力直接作用在爆坑上使得爆坑难以重复使用，在大尺寸结构柱、大当量炸药爆炸的情况下爆坑损坏严重影响试验结果；另一方面结构柱抗爆试验装置水平放置，千斤顶弹簧装置施加轴力的方式不能真实模拟结构柱在结构中原本的受力状态，且由于水平放置导致的视线遮挡使得结构柱表面裂缝开展和变形不能直接被观测记录。
技术实现思路
[0008]本专利技术提供一种竖向可观察式结构柱抗爆试验装置及试验方法，不仅可以真实模拟结构柱受力状态，而且可观察记录结构柱受力的全过程，达到重复利用不易损坏结构柱的目的。
[0009]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种竖向可观察式结构柱抗爆试验装置，包括钢筋混凝土爆坑，还包括放置在钢筋混凝土爆坑内的结构柱以及弹性部件；所述钢筋混凝土爆坑包括钢筋混凝土结构主体，其包括地基、爆坑房以及弹性部件放置区，爆坑房立设在地基表面，爆坑房的一个侧面为迎爆面；在地基内开设弹性部件放置区，弹性部件放置区与迎爆面同侧，在弹性部件放置区内安装弹性部件，爆坑房设置迎爆面的一侧固设结构柱，结构柱的底端伸入弹性部件放置区与弹性部件相抵；前述结构柱垂直地基布设，结构柱每侧与爆坑房接触位置布设前角钢；还包括内支架，所述内支架包括上端板、下端板、左拉杆以及右拉杆，所述上端板位于结构柱的顶部，下端板位于结构柱的底部，左拉杆以及右拉杆分别位于结构柱的两侧，上端板的一端通过左拉杆与下端板的一端连接，上端板的另一端通过右拉杆与下端板的另一端连接，且左拉杆与右拉杆平行布设；左拉杆、右拉杆分别穿设匹配的结构柱侧的前角钢背爆面；在地基内穿设气管穿管，其与弹性部件连通；作为本专利技术的进一步优选，所述前角钢包括左前角钢和右前角钢，左前角钢以及右前角钢分别布设在结构柱两侧；作为本专利技术的进一步优选，所述左前角钢包括左角钢、压力计座以及固定钩，左角钢的一侧贴合结构柱的一侧布设，其另一侧为迎爆面，在左角钢的迎爆面上布设若干压力计座和若干六角螺栓，且压力计座和六角螺栓交替焊接在左角钢的迎爆面上；在左角钢的背爆面上焊接若干固定钩；作为本专利技术的进一步优选，所述右前角钢包括右角钢、压力计座以及固定钩，右角钢的一侧贴合结构柱的另一侧布设，右角钢的另一侧为迎爆面，在右角钢的迎爆面上布设若干压力计座和若干六角螺栓，且压力计座和六角螺栓交替焊接在右角钢的迎爆面上；在右角钢的背爆面上焊接若干固定钩；作为本专利技术的进一步优选，在爆坑房内预埋若干根穿线管，且穿线管数与压力计座数匹配；所述穿线管为PVC管，每根穿线管均由压力计座的背部中心位置穿设爆坑房与检测系统形成连通；作为本专利技术的进一步优选，所述弹性部件为气动气缸活塞机构，其一端与下端板接触，另一端与结构柱的底端接触；气动气缸活塞机构与所述气管穿管连通；气动气缸活塞机构的气缸内径大于或者等于400mm，其承受压力大于或者等于15Mpa，活塞的轴力大于或者等于188吨；作为本专利技术的进一步优选，还包括下围护结构，其置于弹性部件放置区开口处；所述下围护结构包括呈方形的围护钢板，其与弹性部件放置区开口大小匹配，在围护钢板的朝向外侧的壁面焊接若干锚固钩；作为本专利技术的进一步优选，在结构柱的顶部覆设上横向支撑，其包括上横向钢板，所述上横向钢板呈U形设置，U形垂直部分的两个端部向外延伸，且延伸部分垂直于U形的垂直部分；上横向钢板的横向部分贴合结构柱的顶部，其延伸部分贴合匹配前角钢的顶部；在上横向钢板的延伸部分相对前角钢的一面焊接六角螺栓，延伸部分的另一面焊
接若干锚固钩，上横向钢板的横向部分与结构柱相反的一面同样焊接若干锚固钩；作为本专利技术的进一步优选，在爆坑房的迎爆面上还布设左钢板和右钢板，左钢板匹配左前角钢，右钢板匹配右前角钢，在左钢板以及右钢板的背爆面焊接若干锚固钩；一种基于任一所述竖向可观察式结构柱抗爆试验装置的试验方法，具体包括以下步骤：步骤S1：根据爆坑尺寸进行混凝土支模，固定气管穿管、前角钢、穿线管、内支架、下围护结构、上横向支撑以及迎爆面钢板；步骤S2：在混凝土模型内浇筑混凝土，养护28天；步骤S3：将压力传感器通过六角螺栓与压力计座连接，连接传感器、数据采集系统以及计算机，进行信号调试；步骤S4：在弹性部件放置区内安装气动气缸活塞机构，调节气动气缸活塞机构的高度与结构柱高度一致；步骤S5：将预埋的气管穿管与气动气缸活塞机构的气缸连通管，高压气源通过气管穿管充入气缸内；步骤S6：结构柱吊入爆坑房内，调整其位置；步骤S7：通过布置在远端的高压氮气瓶对气动气缸活塞机构充气，当压力表达到预定数值后拧紧气瓶阀门；步骤S8：用钢板盒子将弹性部件放置区从开口端遮蔽住，用橡胶垫和包铁皮对爆坑上表面缝隙进行密封；步骤S9：在结构柱上吊装炸药、雷管，检查测试系统和气动气缸活塞机构压力，确认无误后起爆。
[0010]通过以上技术方案，相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的试验装置中内支架结合弹性装置、结构柱构成自平衡系统，使得反力未直接作用在爆坑上，增加了爆坑的使用耐久性，使得爆坑不易损坏可以重复使用，降低了试验成本；2、本专利技术提供的试验装置中，结构柱立设在地基上，考虑了结构柱自重的影响，更加真实模拟结构柱在结构中的受力状态，使得试验结果更加准确；3、本专利技术提供的试验装置中，结构柱立设在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种竖向可观察式结构柱抗爆试验装置，包括钢筋混凝土爆坑，其特征在于：还包括放置在钢筋混凝土爆坑内的结构柱以及弹性部件；所述钢筋混凝土爆坑包括钢筋混凝土结构主体，其包括地基、爆坑房以及弹性部件放置区，爆坑房立设在地基表面，爆坑房的一个侧面为迎爆面；在地基内开设弹性部件放置区，弹性部件放置区与迎爆面同侧，在弹性部件放置区内安装弹性部件，爆坑房设置迎爆面的一侧固设结构柱，结构柱的底端伸入弹性部件放置区与弹性部件相抵；前述结构柱垂直地基布设，结构柱每侧与爆坑房接触位置布设前角钢；还包括内支架，所述内支架包括上端板、下端板、左拉杆以及右拉杆，所述上端板位于结构柱的顶部，下端板位于结构柱的底部，左拉杆以及右拉杆分别位于结构柱的两侧，上端板的一端通过左拉杆与下端板的一端连接，上端板的另一端通过右拉杆与下端板的另一端连接，且左拉杆与右拉杆平行布设；左拉杆、右拉杆分别穿设匹配的结构柱侧的前角钢背爆面；在地基内穿设气管穿管，其与弹性部件连通。2.根据权利要求1所述的竖向可观察式结构柱抗爆试验装置，其特征在于：所述前角钢包括左前角钢和右前角钢，左前角钢以及右前角钢分别布设在结构柱两侧。3.根据权利要求2所述的竖向可观察式结构柱抗爆试验装置，其特征在于：所述左前角钢包括左角钢、压力计座以及固定钩，左角钢的一侧贴合结构柱的一侧布设，其另一侧为迎爆面，在左角钢的迎爆面上布设若干压力计座和若干六角螺栓，且压力计座和六角螺栓交替焊接在左角钢的迎爆面上；在左角钢的背爆面上焊接若干固定钩。4.根据权利要求3所述的竖向可观察式结构柱抗爆试验装置，其特征在于：所述右前角钢包括右角钢、压力计座以及固定钩，右角钢的一侧贴合结构柱的另一侧布设，右角钢的另一侧为迎爆面，在右角钢的迎爆面上布设若干压力计座和若干六角螺栓，且压力计座和六角螺栓交替焊接在右角钢的迎爆面上；在右角钢的背爆面上焊接若干固定钩。5.根据权利要求4所述的竖向可观察式结构柱抗爆试验装置，其特征在于：在爆坑房内预埋若干根穿线管，且穿线管数与压力计座数匹配；所述穿线管为PVC管，每根穿线管均由压力计座的背部中心位置穿设爆坑房与检测系统形成连通。6.根据权利要求5所述的竖向可观察式结构柱抗爆试验装置，其特征在于：所述弹性部件为气动气缸活塞机构，其一端与下端板接触，另一端与结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈力，刘思嘉，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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