[發(fā)明專利]一種模擬爆炸荷載下梁板結構倒塌破壞的試驗裝置及方法

有效

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• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112903483B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設計）人: 師燕超;李忠獻;丁陽;劉昊琨
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N3/303
• 分類號: G01N3/303;G01N3/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 薄華宇

本發(fā)明提供了一種模擬爆炸荷載下梁板結構倒塌破壞的試驗裝置及方法，裝置包括塔架、懸空導軌、錘體、傳感器、錘頭以及錘體提升裝置；所述懸空導軌與所述塔架固定連接，所述錘頭固定連接在所述錘體的底端，所述傳感器設置在所述錘體與所述錘頭之間，所述錘體提升裝置與所述錘體的頂端連接。本發(fā)明能夠避免使用TNT等危化用品，安全可靠，更加方便實驗操作與數(shù)據(jù)采集。

技術領域

本發(fā)明涉及建筑結構抗爆炸連續(xù)倒塌試驗的技術領域，更具體地，涉及一種模擬爆炸荷載下梁板結構倒塌破壞的試驗裝置及方法。

背景技術

近年來，恐怖爆炸成為威脅人們生命財產(chǎn)安全的主要來源之一。建筑的局部承重構件受損后，極易引起結構的整體坍塌破壞。因此，結構的倒塌破壞機理、爆炸荷載作用下結構的破壞模式以及動力響應成為許多學者關注的焦點。

目前研究結構抗倒塌性能的主流方法為拆除關鍵構件法，即通過快速移除關鍵承重構件，來判斷剩余結構是否會發(fā)生倒塌破壞。而拆柱法無法考慮爆炸沖擊荷載對結構的破壞程度，其結構的破壞模式與爆炸沖擊波作用下結構的破壞模式有較大差別。因此通常采用野外爆炸試驗的方法來較為準確的模擬爆炸作用下結構的真實破壞模式。而由于其對場地要求較高，審批手續(xù)繁瑣，現(xiàn)場測量、記錄較為困難等問題，野外爆炸試驗一直沒有被廣泛的推廣與采納。

模型試驗是實驗室中模擬建筑結構倒塌機制的常用實驗方法。在不使用炸藥的前提下，如何能夠通過沖擊加載裝置，準確模擬在承重構件失效后，不同強度的爆炸沖擊波引起的剩余子結構的動力響應與破壞模式，成為了急需解決的問題。

因此，現(xiàn)有技術亟需不通過爆炸手段的模擬爆炸過程的技術方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種模擬爆炸荷載下梁板結構倒塌破壞的試驗裝置及方法。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種模擬爆炸荷載下梁板結構倒塌破壞的試驗裝置，包括塔架、懸空導軌、錘體、傳感器、錘頭以及錘體提升裝置；所述懸空導軌與所述塔架固定連接，所述錘頭固定連接在所述錘體的底端，所述傳感器設置在所述錘體與所述錘頭之間，所述錘體提升裝置與所述錘體的頂端連接。

所述錘體提升裝置包括定滑輪、鋼絲繩、提升電機和吊鉤，所述鋼絲繩繞過所述定滑輪，且所述鋼絲繩的兩端分別與所述提升電機和所述吊鉤固定連接，所述吊鉤勾住所述錘體。

所述定滑輪與所述塔架固定連接。

還包括預埋墊板、沖擊墊板和緩沖塊體，所述預埋墊板設置在試驗用的子結構試件上部，所述緩沖塊體設置在所述預埋墊板上部，所述沖擊墊板設置在緩沖塊體上部。

所述懸空導軌垂直設置于試驗用的子結構試件上方，所述錘頭位于子結構試件的失效節(jié)點上方。

一種模擬爆炸荷載下梁板結構倒塌破壞的試驗方法，包括以下步驟：

S1：將子結構試件安裝至沖擊試驗臺上，確保子結構試件的失效節(jié)點截面形心與錘頭的截面形心豎向?qū)剩ＷC沖擊力作用在子結構試件的軸心位置；

S2：將不帶砝碼的錘體略微提升一定高度，進行試沖擊試驗，確保測量儀表與數(shù)采系統(tǒng)的完好，此過程確保子結構試件處于彈性變形階段；

S3：確定沖擊參數(shù)；

S4：將緩沖塊體安裝在子結構試件的沖擊面處，并利用錘體提升裝置將錘體提升到指定高度；

S5：釋放錘體，傳感器同步采集子結構試件的受力、位移和應變數(shù)據(jù)，同時，通過高速攝像捕捉子結構試件的破壞模式。

沖擊參數(shù)包括錘體的質(zhì)量m，沖擊速度v以及緩沖塊體厚度d。