[发明专利]一种模拟爆炸荷载下梁板结构倒塌破坏的试验装置及方法

说明书

本发明提供了一种模拟爆炸荷载下梁板结构倒塌破坏的试验装置及方法，装置包括塔架、悬空导轨、锤体、传感器、锤头以及锤体提升装置；所述悬空导轨与所述塔架固定连接，所述锤头固定连接在所述锤体的底端，所述传感器设置在所述锤体与所述锤头之间，所述锤体提升装置与所述锤体的顶端连接。本发明能够避免使用TNT等危化用品，安全可靠，更加方便实验操作与数据采集。

技术领域

本发明涉及建筑结构抗爆炸连续倒塌试验的技术领域，更具体地，涉及一种模拟爆炸荷载下梁板结构倒塌破坏的试验装置及方法。

背景技术

近年来，恐怖爆炸成为威胁人们生命财产安全的主要来源之一。建筑的局部承重构件受损后，极易引起结构的整体坍塌破坏。因此，结构的倒塌破坏机理、爆炸荷载作用下结构的破坏模式以及动力响应成为许多学者关注的焦点。

目前研究结构抗倒塌性能的主流方法为拆除关键构件法，即通过快速移除关键承重构件，来判断剩余结构是否会发生倒塌破坏。而拆柱法无法考虑爆炸冲击荷载对结构的破坏程度，其结构的破坏模式与爆炸冲击波作用下结构的破坏模式有较大差别。因此通常采用野外爆炸试验的方法来较为准确的模拟爆炸作用下结构的真实破坏模式。而由于其对场地要求较高，审批手续繁琐，现场测量、记录较为困难等问题，野外爆炸试验一直没有被广泛的推广与采纳。

模型试验是实验室中模拟建筑结构倒塌机制的常用实验方法。在不使用炸药的前提下，如何能够通过冲击加载装置，准确模拟在承重构件失效后，不同强度的爆炸冲击波引起的剩余子结构的动力响应与破坏模式，成为了急需解决的问题。

因此，现有技术亟需不通过爆炸手段的模拟爆炸过程的技术方案。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种模拟爆炸荷载下梁板结构倒塌破坏的试验装置及方法。

本发明的技术方案如下：

一种模拟爆炸荷载下梁板结构倒塌破坏的试验装置，包括塔架、悬空导轨、锤体、传感器、锤头以及锤体提升装置；所述悬空导轨与所述塔架固定连接，所述锤头固定连接在所述锤体的底端，所述传感器设置在所述锤体与所述锤头之间，所述锤体提升装置与所述锤体的顶端连接。

所述锤体提升装置包括定滑轮、钢丝绳、提升电机和吊钩，所述钢丝绳绕过所述定滑轮，且所述钢丝绳的两端分别与所述提升电机和所述吊钩固定连接，所述吊钩勾住所述锤体。

所述定滑轮与所述塔架固定连接。

还包括预埋垫板、冲击垫板和缓冲块体，所述预埋垫板设置在试验用的子结构试件上部，所述缓冲块体设置在所述预埋垫板上部，所述冲击垫板设置在缓冲块体上部。

所述悬空导轨垂直设置于试验用的子结构试件上方，所述锤头位于子结构试件的失效节点上方。

一种模拟爆炸荷载下梁板结构倒塌破坏的试验方法，包括以下步骤：

S1：将子结构试件安装至冲击试验台上，确保子结构试件的失效节点截面形心与锤头的截面形心竖向对准，保证冲击力作用在子结构试件的轴心位置；

S2：将不带砝码的锤体略微提升一定高度，进行试冲击试验，确保测量仪表与数采系统的完好，此过程确保子结构试件处于弹性变形阶段；

S3：确定冲击参数；

S4：将缓冲块体安装在子结构试件的冲击面处，并利用锤体提升装置将锤体提升到指定高度；

S5：释放锤体，传感器同步采集子结构试件的受力、位移和应变数据，同时，通过高速摄像捕捉子结构试件的破坏模式。

冲击参数包括锤体的质量m，冲击速度v以及缓冲块体厚度d。