一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法技术

本发明专利技术公开了一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，包括以下步骤：一、建立抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试平台；二、安装型钢混凝土柱试件并进行测点的布置；三、水平侧向冲击试验；四、判断抗撞击型钢混凝土柱是否破坏；五、确定使型钢混凝土柱试件发生破坏的最大冲击能量；六、型钢混凝土柱试件性能评估。本发明专利技术方法简便，通过对型钢混凝土柱试件实现固

【技术实现步骤摘要】
一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法


[0001]本专利技术属于混凝土防护结构性能测试
，具体涉及一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法。

技术介绍

[0002]在结构体系中，型钢混凝土柱作为主要抗撞击受力构件，广泛应用于安全等级高的公共建筑、交通设施、防护工程和军事工程等领域。由于在柱中配置了多种形式的型钢，显著提升了结构的延性，而提升结构的延性就意味着在上部结构惯性约束下，增强了“撞击体
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结构”的耦合作用效应，放大了结构的动力响应，加大了结构出现损伤破坏的风险。并且撞击环境和结构反应具有跨尺度特征，在低速与高速阶跃撞击荷载作用下，撞击体与结构的耦合作用会显著改变结构的运动状态，增加结构位移控制难度，增大结构失效损失。提升柱构件被动耗能和主动吸能能力，是增强型钢混凝土柱结构防护性能的两种构造方式。因此，对柱构件的性能进行测试具有重要的意义。
[0003]目前，对于钢管及混凝土梁、柱的抗冲击行为研究较多，型钢混凝土柱的研究相对较少，且多为竖向的落锤撞击试验，其存在以下技术缺陷：
[0004]1.落锤撞击试验在试验时，柱构件的约束状态与实际不相符，进而使得性能测试结果缺乏可靠性；
[0005]2.落锤撞击试验结果多为跨中受弯破坏，不能体现其实际使用过程中的剪切破坏。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其方法简便，通过对型钢混凝土柱试件实现固
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简连接构造的固定，并对型钢混凝土柱试件进行水平侧向冲击试验，能模拟型钢混凝土柱试件实际约束状态，解决传统测试方法不能体现其实际使用过程中的剪切破坏的问题，进而能有效提高型钢混凝土柱试件的性能测试可靠性。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0008]步骤一、建立抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试平台：
[0009]所述性能测试平台包括供型钢混凝土柱试件安装的基槽、设置在基槽内的反力墙、设置在基槽一侧且用于对型钢混凝土柱试件进行水平冲击的撞击小车、设置在基槽另一侧且用于牵引撞击小车的竖向落锤试验机，所述撞击小车的前端设置有布设高度可调的锤头，所述基槽的一侧设置有对撞击小车进行导向的水平轨道，所述水平轨道延伸至基槽的上方，所述落锤试验机中的落锤与撞击小车之间通过钢缆绳连接；
[0010]步骤二、安装型钢混凝土柱试件并进行测点的布置：通过螺栓将型钢混凝土柱试件底部的基座与基槽底面相连接，所述型钢混凝土柱试件位于撞击小车与反力墙之间，在
型钢混凝土柱试件的上端与反力墙之间连接有第一力传感器，所述锤头上设置有第二力传感器，在所述撞击小车的前端顶部设置高速摄像机，在型钢混凝土柱试件上设置多个加速度传感器和位移计，所述型钢混凝土柱试件内设置有应变测试机构；
[0011]步骤三、水平侧向冲击试验：根据型钢混凝土柱试件的设计撞击点位，调整锤头的布设高度，根据型钢混凝土柱试件对应的冲击能量的设计值，确定落锤所需提升的高度，将撞击小车向远离型钢混凝土柱试件的方向移动，使得钢缆绳紧绷并带动落锤提升至所需提升的高度，松开撞击小车，使得落锤带动撞击小车向靠近型钢混凝土柱试件的方向移动，并对型钢混凝土柱试件进行冲击；
[0012]步骤四、判断抗撞击型钢混凝土柱是否破坏：若型钢混凝土柱试件没有破坏，执行步骤五；若型钢混凝土柱试件发生破坏，执行步骤六；
[0013]步骤五、确定使型钢混凝土柱试件发生破坏的最大冲击能量：在型钢混凝土柱试件对应的冲击能量的设计值的基础上逐渐提高冲击能量进行多次水平侧向冲击试验，直至型钢混凝土柱试件发生破坏，得到使型钢混凝土柱试件发生破坏的最大冲击能量；
[0014]步骤六、型钢混凝土柱试件性能评估：按照步骤三所述的方法依次对多个型钢混凝土柱试件进行水平侧向冲击，多个型钢混凝土柱试件的冲击能量各不相同且依次递增，其中最大的冲击能量为使型钢混凝土柱试件发生破坏时冲击能量，根据不同冲击能量下型钢混凝土柱试件的损伤和变形情况，评估型钢混凝土柱试件的抗撞击承载力、抗剪承载能力、动力特性和抗撞击防护性能。
[0015]上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：所述落锤试验机包括机架、设置在机架顶部的两个第一定滑轮和设置在一个第一定滑轮下方的竖向轨道，所述机架的下方设置有第二定滑轮；
[0016]所述落锤的两侧均设置有用于沿所述竖向轨道的两个钢轨移动的滚轮。
[0017]上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：所述钢缆绳的一端连接在落锤上，所述钢缆绳的另一端依次跨过两个第一定滑轮和所述第二定滑轮后与撞击小车连接。
[0018]上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：所述锤头通过螺栓安装在撞击小车的前端，所述锤头的中心线距水平轨道的距离为0.3m～0.5m。
[0019]上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：所述型钢混凝土柱试件的上端设置有箍头，所述箍头与第一力传感器之间以及第一力传感器与反力墙之间均为铰连接。
[0020]上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：所述位移计和加速度传感器分别安装在型钢混凝土柱试件上相邻的两个侧壁上，所述位移计安装在型钢混凝土柱试件上靠近反力墙的一侧。
[0021]上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：步骤四中，依次根据型钢混凝土柱试件的外部损伤程度、位移计测得的型钢混凝土柱试件的变形量以及应变测试机构测量得到的应变来判断型钢混凝土柱试件是否发生破坏。
[0022]上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：步骤六中，根据不同的冲击能量下的型钢混凝土柱试件变形量以及应变测试机构测量得到的应变确定型钢混凝土柱试件的抗撞击承载力；
[0023]根据第一力传感器所获取的支座反力，能够得到型钢混凝土柱试件的剪切力；
[0024]根据加速度传感器测量的数据，能够得到型钢混凝土柱试件在不同冲击能量下的加速度时程曲线；
[0025]根据位移计测量的数据，能够得到型钢混凝土柱试件在不同冲击能量下的位移时程曲线。
[0026]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0027]1、本专利技术通过钢缆绳将撞击小车与落锤试验机的落锤进行连接，并根据撞击小车所需的冲击能量，灵活调整落锤的配重和所要提升的高度，能有效对型钢混凝土柱试件进行侧向水平冲击试验，相对于传统的竖向冲击来说，与实际结构的约束状态更加相符，进而能有效提高型钢混凝土柱试件的性能测试可靠性。
[0028]2、本专利技术通过先采用型钢混凝土柱试件对应的冲击能量的设计值进行水平侧向冲击，便于确定出能够使型钢混凝土柱试件破坏的最大冲击能量，进而便于进行不同冲击能量下的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、建立抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试平台：所述性能测试平台包括供型钢混凝土柱试件(13)安装的基槽(1)、设置在基槽(1)内的反力墙(2)、设置在基槽(1)一侧且用于对型钢混凝土柱试件(13)进行水平冲击的撞击小车(3)、设置在基槽(1)另一侧且用于牵引撞击小车(3)的竖向落锤试验机，所述撞击小车(3)的前端设置有布设高度可调的锤头(4)，所述基槽(1)的一侧设置有对撞击小车(3)进行导向的水平轨道(5)，所述水平轨道(5)延伸至基槽(1)的上方，所述落锤试验机中的落锤(10)与撞击小车(3)之间通过钢缆绳(12)连接；步骤二、安装型钢混凝土柱试件并进行测点的布置：通过螺栓将型钢混凝土柱试件(13)底部的基座(14)与基槽(1)底面相连接，所述型钢混凝土柱试件(13)位于撞击小车(3)与反力墙(2)之间，在型钢混凝土柱试件(13)的上端与反力墙(2)之间连接有第一力传感器(15)，所述锤头(4)上设置有第二力传感器(21)，在所述撞击小车(3)的前端顶部设置高速摄像机(20)，在型钢混凝土柱试件(13)上设置多个加速度传感器(17)和位移计(19)，所述型钢混凝土柱试件(13)内设置有应变测试机构；步骤三、水平侧向冲击试验：根据型钢混凝土柱试件(13)的设计撞击点位，调整锤头(4)的布设高度，根据型钢混凝土柱试件(13)对应的冲击能量的设计值，确定落锤(10)所需提升的高度，将撞击小车(3)向远离型钢混凝土柱试件(13)的方向移动，使得钢缆绳(12)紧绷并带动落锤(10)提升至所需提升的高度，松开撞击小车(3)，使得落锤(10)带动撞击小车(3)向靠近型钢混凝土柱试件(13)的方向移动，并对型钢混凝土柱试件(13)进行冲击；步骤四、判断抗撞击型钢混凝土柱是否破坏：若型钢混凝土柱试件(13)没有破坏，执行步骤五；若型钢混凝土柱试件(13)发生破坏，执行步骤六；步骤五、确定使型钢混凝土柱试件发生破坏的最大冲击能量：在型钢混凝土柱试件(13)对应的冲击能量的设计值的基础上逐渐提高冲击能量进行多次水平侧向冲击试验，直至型钢混凝土柱试件(13)发生破坏，得到使型钢混凝土柱试件(13)发生破坏的最大冲击能量；步骤六、型钢混凝土柱试件性能评估：按照步骤三所述的方法依次对多个型钢混凝土柱试件(13)进行水平侧向冲击，多个型钢混凝土柱试件(13)的冲击能量各不相同且依次递增，其中最大的冲击能量为使型钢混凝土柱试件(13)发生破坏时冲击能量，根据不...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宗波，
申请(专利权)人：中国人民武装警察部队工程大学，
类型：发明
国别省市：