钢管混凝土柱抗爆试验装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钢管混凝土柱抗爆试验装置及测试方法，由刚性支撑体形成用于容纳并支撑柱试件的试验空间，并在柱试件上方设置竖向力加载结构对柱试件施加竖向荷载，以模拟真实建筑结构的约束作用，同时通过电阻应变片监测柱试件在爆炸荷载作用下产生的拉伸应变数据ε

【技术实现步骤摘要】
钢管混凝土柱抗爆试验装置及测试方法


[0001]本专利技术涉及柱结构抗爆炸试验
，特别涉及一种钢管混凝土柱抗爆试验装置及测试方法。

技术介绍

[0002][0003]研究分析表明，建筑结构在冲击、爆炸荷载作用下局部重要支撑失效，是造成建筑倒塌破坏的根本原因。而柱作为一种最基本、最常见的建筑结构承重构件，是影响建筑结构抗冲击爆炸性能的重要因素。
[0004]为提高工程结构抗冲击爆炸性能，目前许多国家正致力于开发各种新材料、新结构的柱。其中，钢管混凝土柱是一种极具开发潜质和应用前景的新型抗爆组合结构，常被用作重大工程的承重构件，但因涉及应变率效应、惯性效应及荷载高频分量的耦合影响，其抗爆机理尚不清楚，爆炸后剩余承载力也亟待重新评估。尽管数值模拟和理论分析为建筑结构抗爆机理提供了一种有效的研究分析途径，但其准确性依赖于计算模型及本构关系的合理性，仍较难弄清钢管混凝土柱的破坏机理，也难以准确预测结构的抗爆能力和安全储备以及为揭示钢管混凝土抗爆性能提供可靠的试验数据。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是提出一种钢管混凝土柱抗爆试验装置及测试方法，旨为揭示钢管混凝土抗爆性能提供可靠的试验数据，以供研究弄清钢管混凝土柱的抗爆机理。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出的一种钢管混凝土柱抗爆试验装置，包括：
[0007]刚性支撑体，所述刚性支撑体包括用于支撑柱试件的基座以及从基座向上延伸并将柱试件围于其内的围壁，基座和围壁共同围成顶端敞开的试验空间，围壁中部成型有多个通孔；
[0008]竖向力加载结构，所述竖向力加载结构用以对柱试件施加竖向荷载，包括与试验空间相适并可沿试验空间竖向移动的顶板以及竖向荷载施加体，所述顶板通过上承托结构与柱试件相连，以对柱试件施加竖向荷载；
[0009]多个电阻应变片，多个所述电阻应变片设于柱试件上，用于监测柱试件的拉伸应变数据ε
i
；
[0010]多个位移传感器，多个所述位移传感器竖向间隔设于柱试件的背爆面一侧，用于监测柱试件的不同部位的侧向位移；以及
[0011]多个冲击波传感器，多个所述冲击波传感器设于围壁的相应通孔中，用于监测爆炸产生的空气冲击波超压数据。
[0012]本专利技术还提出了一种钢管混凝土柱抗爆试验方法，包括步骤：
[0013]S1、布置试验装置及柱试件，并在柱试件的迎爆面一侧设置炸药；
[0014]S2、引爆炸药以对柱试件的迎爆面施加爆炸荷载；
[0015]S3、获取各个电阻应变片监测到的拉伸应变数据ε
i
、各个位移传感器监测到的侧向位移，以及各个冲击波传感器监测到的空气冲击波超压数据，以供后续计算和分析研究。
[0016]本专利技术技术方案由刚性支撑体形成用于容纳并支撑柱试件的试验空间，并在柱试件上方设置竖向力加载结构对柱试件施加竖向荷载，以模拟真实建筑结构的约束作用，使柱试件受爆炸荷载的作用下可在竖直平面内自由弯曲变形；同时，在柱试件表面设置有电阻应变片，用以监测柱试件在爆炸荷载作用下产生的拉伸应变数据ε
i
，以供后续与柱试件已知的弹性模量E
s
、已知的横截面面积A结合进行计算和统计分析，并利用胡克(Hook)定律估算在不同时刻柱试件受到的轴向力N；在围壁的通孔布置冲击波传感器用以监测爆炸产生的空气冲击波超压数据；在柱试件背爆面一侧布置位移传感器以获取柱试件不同部位的侧向位移数据，以供后续根据试验过程中获取的上述数据进行分析研究，从而获得柱试件的迎爆面上不同爆炸比例距离处的爆炸冲击波超压
‑
时间关系，以及柱试件在所述爆炸冲击波作用下的侧向位移，进而获得柱试件在不同爆炸冲击波和竖向荷载共同作用下的挠度
‑
时间关系。为研究柱试件抗爆性能提供可靠的试验手段，以弄清钢管混凝土柱的破坏机理，从而能更加准确预测建筑结构的抗爆能力和安全储备，为揭示钢管混凝土抗爆性能提供可靠的试验数据。
附图说明
[0017]图1为本专利技术一实施例的纵向剖视图；
[0018]图2为本专利技术一实施例的在刚性支撑体和防护空间的间隔填充砂介质后的纵向剖视图；
[0019]图3为承托结构与柱试件配合示意图；
[0020]图4为柱试件的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面将结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0023]另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0024]本专利技术提出一种钢管混凝土柱抗爆试验装置，在本专利技术实施例中，如图1至4所示，
该钢管混凝土柱抗爆试验装置包括刚性支撑体1、竖向力加载结构2、多个电阻应变片3、多个位移传感器4及多个冲击波传感器5(或称冲击波压力传感器、自由场冲击波压力传感器等)。
[0025]其中，刚性支撑体1包括用于支撑柱试件100的基座11以及从基座11向上延伸并将柱试件100围于其内的围壁12，基座11和围壁12共同围成顶端敞开的试验空间10，围壁12中部成型有多个通孔121。竖向力加载结构2用以对柱试件100施加竖向荷载，竖向力加载结构2包括与试验空间10(或者说与围壁12的内围)相适并可沿试验空间10竖向移动的顶板21、以及竖向荷载施加体22，所述顶板21通过上承托结构6与柱试件100相连，以对柱试件100施加竖向荷载，从而模拟真实建筑结构的约束作用，使柱试件100受爆炸荷载的作用下可在竖直平面内自由弯曲变形。顶板21与试验空间10相适的配合关系，可使顶板21在试验空间10的限位以及柱试件100的支撑下保持平衡，不易发生倾斜，同时亦可保证柱试件100受力平稳。多个所述电阻应变片3设于柱试件100上，用于监测柱试件100的拉伸应变数据ε
i
，以供后续根据试验获取的拉伸应变数据ε
i
与柱试件100已知的弹性模量E
s
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土柱抗爆试验装置，其特征在于，包括：刚性支撑体，所述刚性支撑体包括用于支撑柱试件的基座、以及从基座向上延伸并将柱试件围于其内的围壁，基座和围壁共同围成顶端敞开的试验空间，围壁中部成型有多个通孔；竖向力加载结构，所述竖向力加载结构用以对柱试件施加竖向荷载，包括与试验空间相适并可沿试验空间竖向移动的顶板以及竖向荷载施加体，所述顶板通过上承托结构与柱试件相连，以对柱试件施加竖向荷载；多个电阻应变片，多个所述电阻应变片设于柱试件上，用于监测柱试件的拉伸应变数据ε
i
；多个位移传感器，多个所述位移传感器竖向间隔设于柱试件的背爆面一侧，用于监测柱试件的不同部位的侧向位移；以及多个冲击波传感器，多个所述冲击波传感器设于围壁的相应通孔中，用于监测爆炸产生的空气冲击波超压数据。2.如权利要求1所述的钢管混凝土柱抗爆试验装置，其特征在于，所述竖向荷载施加体为砂介质。3.如权利要求1所述的钢管混凝土柱抗爆试验装置，其特征在于，还包括将刚性支撑体围护于其内的防护空间，刚性支撑体固设于防护空间底部的中心位置，防护空间的顶部敞开，并设置有用于将防护空间顶部开启与关闭的盖板。4.如权利要求3述的钢管混凝土柱抗爆试验装置，其特征在于，防护空间与刚性支撑体之间的间隔处填充砂介质。5.如权利要求1述的钢管混凝土柱抗爆试验装置，其特征在于，柱试件的顶面设有经过其顶面中心的水平上约束槽，所述上承托结构的下端与上约束槽相适并嵌...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈万祥，蔡佳雯，马建军，谢天星，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：