[发明专利]一种竖向可观察式结构柱抗爆试验装置及试验方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明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；