一种混凝土固支构件抗爆性能的试验装置的制作方法

本发明涉及土木工程构件测试及爆破测试技术，尤其是一种混凝土固支构件抗爆性能的试验装置。

背景技术：

结构试验是探究结构在不同荷载作用下的相关性能，爆炸作为一种特殊的荷载，主要特征是短时间内冲击波的局部激励，不同与结构恒载的静力性质，也不同于地震荷载动荷载的全结构激励。爆炸冲击波不仅会造成建筑结构的破坏，还会造成生命、财产的重大损失，因此，开展混凝土结构构件在爆炸冲击荷载下的受力冲击响应研究具有重要的意义。

在混凝土固支构件抗爆性能研究中，针对相同药量的炸药作用下不同截面形状、不同尺寸、不同长细比、不同混凝土强度构件开展抗爆性能研究，确定最佳的配筋率、长细比、套箍比（即钢管壁厚与混凝土截面尺寸的比值），具有较高的工程应用价值。但是，由于炸药本身具有药性的离散性，并且药柱熔铸过程中的操作误差导致的密度差异、体积差异对药性也会产生影响，同时受起爆点位置、起爆时间、空气湿度、风速等各方面因素的影响，即使在相同药量、相同试验环境下，不同次的起爆产生的冲击波超压值也会有较大差别，会严重影响爆炸冲击试验研究的精准性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种混凝土固支构件抗爆性能的试验装置，用于实现不同构件在同一爆炸荷载作用下的抗爆性能试验。

为了解决上述问题，本发明提供一种混凝土固支构件抗爆性能的试验装置，包括支撑座、固定座、构件固定盖和炸药悬挂定位器，所述支撑座包括四个基础支撑单元，所述基础支撑单元包括由方钢管焊接而成且上表面外轮廓呈正方形的支撑架，所述支撑架上相邻两个外侧面向外延伸有用于连接固定的悬臂，四个所述基础支撑单元的悬臂通过连接管连接固定使四个所述基础支撑单元形成上表面外轮廓呈正方形的试验架，所述悬臂和所述连接管上均设有多个连接孔并通过螺栓固定连接，通过调节所述悬臂与所述连接管的连接位置可调整所述试验架的边长；所述固定座包括垫板和支座，所述垫板安装固定在所述支撑架的上表面，所述支座通过螺栓与所述垫板、所述支撑架固定相连，所述支座上设有半圆形构件安装槽，每个所述垫板上安装有两个所述支座且两个所述支座上的半圆形构件安装槽的中心线相互垂直；所述支座的上方安装有所述构件固定盖，两个相邻所述垫板上的两个对设置的所述支座之间安装有一个待测混凝土构件；所述炸药悬挂定位器包括支撑部和水平悬杆，所述水平悬杆上设有用于将爆炸物吊挂于所述支撑架的中心且与待测混凝土构件安装高度相同的位置的挂钩。

本发明提供的混凝土固支构件抗爆性能的试验装置还具有以下技术特征：

进一步地，所述悬臂和所述连接管均为方钢管，所述连接管的外径小于所述悬臂的内径；所述支撑架、所述悬臂和所述连接管的内部空腔中还装填有细沙。

进一步地，所述构件固定盖上设有与所述支座上的半圆形构件安装槽对应的半圆形构件固定槽，所述构件固定盖通过螺栓与所述支座固定相连并将圆柱形待测混凝土构件固定在所述支座与所述构件固定盖之间。

进一步地，所述构件固定盖包括两个工字钢底座和一个顶板，两个所述工字钢底座的下翼板通过螺栓与所述支座固定相连，两个所述工字钢底座的上翼板上设有连接孔，两个所述工字钢底座分别通过双头固定螺杆与所述顶板相连并将矩形待测混凝土构件固定在所述支座与所述顶板之间。

进一步地，所述双头固定螺杆的两端还分别穿设固定有用于固定待测混凝土构件的侧面的铆固角钢，所述铆固角钢与待测混凝土构件的侧面之间还夹设有橡胶板。

进一步地，所述炸药悬挂定位器的支撑部包括底座和双头螺杆，所述底座上设有螺纹孔，所述双头螺杆的下端与所述底座通过螺纹孔固定相连；所述双头螺杆的上端的螺纹段安装有三通连接件，所述水平悬杆的一端与所述三通连接件通过螺纹连接固定，所述水平悬杆的另一端设有防止吊环滑出所述水平悬杆的挡块，所述挂钩通过吊绳悬挂在所述吊环上。

进一步地，所述水平悬杆上还刻有刻度线以便于调整所述吊环的位置。

进一步地，待测混凝土构件的中心和距端部三分之一处还套设有固定环，所述固定环可用于安装爆炸冲击波超压测试仪，待测混凝土构件上还安装有应变片。

本发明具有如下有益效果：通过采用四个基础支撑单元拼接形成的上表面外轮廓呈正方形的试验架，可在支撑架上同时安装四个相同或不同的待测混凝土构件，可实现不同构件在同一爆炸荷载作用下的抗爆性能试验；通过炸药悬挂定位器可将爆炸物固定在试验架的中心，爆炸物启爆后对各待测混凝土构件的作用相同，克服因炸药本身药性的离散性造成的试验误差；四个基础支撑单元拼接时可通过调节悬臂与连接管的连接位置调整试验架的边长，便于拆卸拼装，且能进行一定范围内的长宽比调节，满足不同长径比尺寸的待测混凝土构件的测试需要，极大的增加了装置的通用性和便利性。

附图说明

图1为本发明实施例中的基础支撑单元的结构示意图；

图2为本发明实施例中的支撑座的结构示意图；

图3为本发明实施例中的固定座的结构示意图；

图4为本发明一个实施例中的试验装置的结构示意图；

图5为图4中的试验装置的俯视图；

图6为图4中的试验装置的前视图；

图7为本发明另一个实施例中的试验装置的结构示意图；

图8为图7中a部的局部放大视图；

图9为图7中的试验装置的俯视图；

图10为图7中的试验装置的前视图；

图11为图10中的b部的局部放大视图；

图12为本发明实施例中的炸药悬挂定位器的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至图12所示的本发明的混凝土固支构件抗爆性能的试验装置，包括支撑座10、固定座20、构件固定盖30和炸药悬挂定位器40，支撑座10包括四个基础支撑单元11，基础支撑单元11包括由方钢管焊接而成且上表面外轮廓呈正方形的支撑架111，支撑架111上相邻两个外侧面向外延伸有用于连接固定的悬臂112，四个基础支撑单元11的悬臂112通过连接管12连接固定使四个基础支撑单元11形成上表面外轮廓呈正方形的试验架，悬臂112和连接管12上均设有多个连接孔并通过螺栓固定连接，通过调节悬臂112与连接管12的连接位置可调整所述试验架的边长；固定座20包括垫板21和支座22，垫板21安装固定在支撑架111的上表面，支座22通过螺栓与垫板21、支撑架111固定相连，支座22上设有半圆形构件安装槽，每个垫板21上安装有两个支座22且两个支座22上的半圆形构件安装槽的中心线相互垂直；支座22的上方安装有构件固定盖30，两个相邻垫板21上的两个对设置的支座22之间安装有一个待测混凝土构件；炸药悬挂定位器40包括支撑部41和水平悬杆42，水平悬杆42上设有用于将爆炸物吊挂于支撑架10的中心且与待测混凝土构件安装高度相同的位置的挂钩43。本申请中通过采用四个基础支撑单元拼接形成的上表面外轮廓呈正方形的试验架，可在支撑架上同时安装四个相同或不同的待测混凝土构件，可实现不同构件在同一爆炸荷载作用下的抗爆性能试验；通过炸药悬挂定位器可将爆炸物固定在试验架的中心，爆炸物启爆后对各待测混凝土构件的作用相同，克服因炸药本身药性的离散性造成的试验误差；四个基础支撑单元拼接时可通过调节悬臂与连接管的连接位置调整试验架的边长，便于拆卸拼装，且能进行一定范围内的长宽比调节，满足不同长径比尺寸的待测混凝土构件的测试需要，极大的增加了装置的通用性和便利性。

在本申请的上述实施例中，相邻两个待测混凝土构件的固定端分别放置于同一垫板的横、纵两个方向，可以保持各构件处于同一平面，且与起爆中心点距离相等；而且可根据测试构件尺寸调整基础支撑单元之间的距离，同时炸药定位系统也可实现不同位置的调节，保证了试验装置的可持续重复利用，本装置连接处均采用高强螺栓连接，有利于快速拆卸拼装，携带运输性强；炸药起爆后产生球状爆轰波，多个构件在同一冲击荷载作用下产生动力响应，各构件所受冲击波荷载大小、方向均相同，有利于实现相同爆炸冲击荷载作用下的力学性能研究，数据具有可比较性；该试验装置的支撑座采用框架结构，还可在支撑座底部堆放沙袋，既能吸收爆炸荷载对地面的冲击波，同时还可保持基础支撑的稳定性，消除了固支系统受到冲击波产生振动而影响试验结果的不利因素；该试验装置在爆炸冲击波正下方无阻碍，可以引导分散冲击波到支撑座底部的沙袋上，极大避免了因垫板或支撑构件反射爆炸冲击波对测试构件造成二次冲击，进一步减小了试验干扰因素，保证了数据的有效性。

在本申请的一个实施例中，优选地，悬臂112和连接管12均为方钢管，连接管12的外径小于悬臂112的内径；支撑架111、悬臂112和连接管12的内部空腔中还装填有细沙，可进一步缓冲爆炸冲击力来提高试验装置的稳定性。

在本申请的一个实施例中，优选地，构件固定盖30上设有与支座22上的半圆形构件安装槽对应的半圆形构件固定槽，构件固定盖30通过螺栓与支座22固定相连并将圆柱形待测混凝土构件001固定在支座22与构件固定盖30之间。具体而言，支座22上的半圆形构件安装槽的半径与构件固定盖30上的半圆形构件固定槽的半径相同，安装槽和固定槽的半径可根据待测构件的尺寸进行设计，也可以预制不同规格的支座22、构件固定盖30备用。

在本申请的一个实施例中，优选地，构件固定盖30包括两个工字钢底座31和一个顶板32，两个工字钢底座31的下翼板通过螺栓与支座22固定相连，两个工字钢底座31的上翼板上设有连接孔，两个工字钢底座31分别通过双头固定螺杆32与顶板33相连并将矩形待测混凝土构件002固定在支座22与顶板33之间。优选地，双头固定螺杆32的两端还分别穿设固定有用于固定待测混凝土构件的侧面的铆固角钢34，铆固角钢34与待测混凝土构件的侧面之间还夹设有橡胶板35。采用双头固定螺杆32将矩形待测混凝土构件002固定在支座22与顶板33之间可根据待测构件的尺寸灵活调节顶部的安装位置，满足不同尺寸的待测构件的固定要求，可对不同尺寸规格的矩形构件同时进行爆炸测试，并利用双头固定螺杆和螺母快速安装固定，铆固力度强、拆卸方便、可持续重复利用率高；其中还可以增加橡胶板的厚度和个数来进一步保证矩形截面构件和铆固角钢的契合，弥补螺栓孔间距固定不能微调的缺陷，同时有效增加角钢铆固力度，并减小混凝土构件固支端部受到爆炸冲击力时与角钢的摩擦损伤，进而精准控制不同矩形截面尺寸构件的固支要求。

在本申请的一个实施例中，优选地，炸药悬挂定位器40的支撑部41包括底座411和双头螺杆412，底座411上设有螺纹孔，双头螺杆412的下端与所述底座通过螺纹孔固定相连；双头螺杆412的上端的螺纹段安装有三通连接件413，水平悬杆42的一端与三通连接件413通过螺纹连接固定，水平悬杆42的另一端设有防止吊环44滑出水平悬杆42的挡块421，挂钩43通过吊绳悬挂在吊环44上。本申请中，可通过改变三通连接件413的安装高度来条件水平悬杆42的高度。优选地，底座411采用带螺纹孔的砝码，可通过叠加多个大直径的带螺纹孔砝码来增加垂直高度和稳定性，若爆心垂直高度通过调节双头螺杆和三通连接件无法满足精度要求，还可通过悬挂炸药装置的吊绳进行微调来实现爆心的精准定位。优选地，水平悬杆42上还刻有刻度线以便于调整所述吊环的位置，通过吊环在水平悬杆的刻度线上移动来精准控制炸药的水平距离，方便调节。

在本申请的一个实施例中，优选地，待测混凝土构件的中心和距端部三分之一处还套设有固定环50，固定环50可用于安装爆炸冲击波超压测试仪，待测混凝土构件上还安装有应变片，通过爆炸冲击波超压测试仪、应变片等传感器可采集待测构件在爆炸冲击下的受力，优选地，传感器均采用无线传输的方式；爆炸冲击波超压测试仪、应变片的型号以及信号采集、处理过程本领域技术人员可根据需要进行设计、选择，在此不再赘述。

在本申请的上述实施例中，优选地，各管材、板材均采用型号为q345b的钢材制作，橡胶板采用阻燃耐高温橡胶板。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。