一种波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法技术

本发明专利技术公开了一种波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法，包括构建实验模型；进行爆炸实验测试；采集实验数据；判断实验模型内壁对冲击波超压的消减能力。所述构建实验模型包括：将波纹钢板用栓钉固定在混凝土墙体的内侧，形成波纹钢板和混凝土组合结构；将波纹钢板和混凝土组合结构的顶部设置为拱形。通过对冲击波超压峰值衰减率进行计算，有利于波纹钢板在地下工程结构内对冲击波的衰减规律以及波纹钢板壁面波形对冲击波的干扰和削减机理，从而对不同波纹壁面的波纹钢板的消减冲击波超压的能力进行判断，有利于提高地下防御工事对内部设备和人员的保护能力，构筑波纹钢板和混凝土结构的防御工事。板和混凝土结构的防御工事。板和混凝土结构的防御工事。

【技术实现步骤摘要】
一种波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法


[0001]本专利技术涉及工程建筑结构抗爆炸实验
，尤其涉及一种波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法。

技术介绍

[0002]随着钻地武器打击精度的日益提升，地下工程结构被精确打击的可能性越来越大。现有的钢筋混凝土结构是地下防护结构中最常见的结构形式，广泛应用于地下防护结构。波纹钢板是一种具有优异抗变形性能的结构构件，它自重较轻，运输、安装简便，施工周期短，并且具有较强的结构稳定性和耐久性及良好的抗冲击和抗震塌性能，现已广泛应用于隧道、桥涵以及机库中，虽然波纹钢板混凝土结构具有突出的动静力学性能，但是目前对波纹钢板混凝土组合结构的研究主要集中于静力分析，缺少对波纹钢板组合结构在爆炸荷载作用下的动力响应研究，
[0003]钻地武器爆炸产生的高强冲击波会进入地下工程结构，引起人员、设备或设施的毁伤。采取有效措施快速衰减冲击波，对内部的人员和设备进行防护，现有的对冲击波的消减手段主要包括增加冲击波传播距离和设置防护门、扩散室等消波结构。单纯依靠传播距离消波往往会增加工程选址的难度和建设经费，而且会较多占用地下通道有限的使用空间，不利于人员移动和物资运输，同时会使结构设计复杂化，并增加额外的建造费用。波纹钢板表面具有规则连续的波纹结构，不仅具有较高的抗力和抗震塌性能，对坑道内的冲击波也具有一定的衰减作用。因此，波纹钢板内衬结构在作为支护结构的同时，也可作为坑道的消波结构。然而，目前由于对波纹钢板在地下工程结构内对冲击波的衰减规律以及波纹钢板壁面波形对冲击波的干扰和削减机理尚不明确，导致难以对不同波纹壁面的波纹钢板消减爆炸产生的冲击波超压的能力进行判断，不利于构筑波纹钢板混凝土结构的防御工事。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：目前由于对波纹钢板在地下工程结构内对冲击波的衰减规律以及波纹钢板壁面波形对冲击波的干扰和削减机理尚不明确，导致难以对不同波纹壁面的波纹钢板的消减爆炸产生的冲击波超压的能力进行判断，不利于构筑波纹钢板和混凝土结构的防御工事。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法，包括构建波纹钢板和混凝土组合结构的实验模型，并将所述实验模型掩埋入土体内部；设置监测点和爆炸点，并在爆炸点设置炸药，对所述实验模型进行爆炸实验测试；采集所述实验模型进行爆炸实验测试的实验数据；对冲击波的超压峰值衰减率进行计算，并对各测点的冲击波超压峰值进行拟合；通过各测点的冲击波超压峰值对应的波纹钢板内壁的粗糙度系数，判断实验模型内壁对冲击波超压的消减能力。
[0006]作为本专利技术所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法的一种优选
方案，其中：所述构建波纹钢板和混凝土组合结构的实验模型，并将所述实验模型掩埋入土体内部包括：将波纹钢板用栓钉固定在混凝土墙体的内侧，形成波纹钢板和混凝土组合结构；将波纹钢板和混凝土组合结构的顶部设置为拱形；在波纹钢板和混凝土组合结构外壁设置监测点；将波纹钢板和混凝土组合结构掩埋在土体内部。
[0007]作为本专利技术所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法的一种优选方案，其中：所述波纹钢板混凝土组合结构包括圆拱段和直墙段；在圆拱段的顶部、圆拱段的中部、圆拱段与直墙段的交界处、直墙段的中部和直墙段底部的内壁和外壁上分别设置监测点；并且在圆拱段的顶部、圆拱段的中部、圆拱段与直墙段的交界处、直墙段的中部和直墙段底部的内壁和外壁上的长度方向上按照一定间距设置监测点；每个监测点分别布置应变传感器和冲击波超压传感器；在纹钢板和混凝土组合结构周边的土体内部布置压力传感器。
[0008]作为本专利技术所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法的一种优选方案，其中：在圆拱段上方设置爆炸点；引爆炸药产生冲击波超压；采集实验数据。
[0009]作为本专利技术所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法的一种优选方案，其中：将爆炸点的装药量进行梯度设置，分别进行实爆炸实验，并采集实验数据。
[0010]作为本专利技术所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法的一种优选方案，其中：所述实验数据包括应变传感器采集的波纹钢板的第一机械形变量，应变传感器采集混凝土墙体的第二机械形变量，冲击波超压传感器采集的混凝土墙体外侧的第一冲击波超压数据以及纹钢板内部的第二冲击波超压数据；通过对比第一机械形变量和第二机械形变量的数值，以及第一冲击波超压数据和第二冲击波超压数据数值的大小，对波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力进行判断。
[0011]作为本专利技术所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法的一种优选方案，其中：对实验数据进行分析，选取第二冲击波超压数据的峰值，计算波纹钢板和混凝土组合结构内部的冲击波的超压峰值衰减率，冲击波超压峰值衰减率其计算表达式为：
[0012][0013]其中，取离爆炸点最近测点处的超压峰值，表示各测点处的超压峰值。
[0014]作为本专利技术所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法的一种优选方案，其中：对波纹钢板和混凝土组合结构内部的冲击波超压传播规律进行分析：将所得各测点的冲击波超压峰值进行拟合，其计算表达式为：
[0015][0016]其中，ΔP
x
表示距离波纹钢板和混凝土组合结构引爆处Xm处的冲击波超压数值，ΔP
λ
表示波纹钢板和混凝土组合结构引爆处的冲击波超压数值，X表示冲击波超压数值的采集点到波纹钢板和混凝土组合结构引爆处的距离，D为波纹钢板和混凝土组合结构的高度，m、η及和d为拟合参数，C
f
表示波纹钢板内壁的粗糙度系数。
[0017]作为本专利技术所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法的一种优选
方案，其中：所述波纹钢板内壁的粗糙度系数C
f
的计算表达式为：
[0018]C
f
＝2ln(D/2h)+1.74
‑2[0019]其中，h表示壁面粗糙度，h选值为0.001m，l表示波纹钢板的波距，n表示波纹钢板波峰高度通过C
f
值的大小对波纹钢板的对冲击波超压的消减能力进行判断；
[0020]C
f
值越大表示ΔP
x
值越小，也就是超压峰值衰减率越高，对冲击波超压消减作用更明显。
[0021]本专利技术的有益效果：对比第一机械形变量和第二机械形变量的数值，作为波纹钢板和混凝土组合结构坚固程度的判断依据，也就是直接面对爆炸点的抵抗能力，对第一冲击波超压数据和第二冲击波超压数据数值的大小进行对比，可以获取波纹钢板和混凝土组合结构对冲击波超压的消减作用的数据，通过对冲击波超压峰值衰减率进行计算，有利于波纹钢板在地下工程结构内对冲击波的衰减规律以及波纹钢板壁面波形对冲击波的干扰和削减机理，从而对不同波纹壁面的波纹钢板的消减冲击波超压的能力进行判断，有利于提高地下防御工事对内部设备和人员的保护能力，构筑波纹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法，其特征在于，包括：构建波纹钢板和混凝土组合结构的实验模型，并将所述实验模型掩埋入土体内部；设置监测点和爆炸点，并在爆炸点设置炸药，对所述实验模型进行爆炸实验测试；采集所述实验模型进行爆炸实验测试的实验数据；对冲击波的超压峰值衰减率进行计算，并对各测点的冲击波超压峰值进行拟合；通过各测点的冲击波超压峰值对应的波纹钢板内壁的粗糙度系数，判断实验模型内壁对冲击波超压的消减能力。2.如权利要求1所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法，其特征在于：所述构建波纹钢板和混凝土组合结构的实验模型，并将所述实验模型掩埋入土体内部包括：将波纹钢板用栓钉固定在混凝土墙体的内侧，形成波纹钢板和混凝土组合结构；将波纹钢板和混凝土组合结构的顶部设置为拱形；在波纹钢板和混凝土组合结构外壁设置监测点；将波纹钢板和混凝土组合结构掩埋在土体内部。3.如权利要求2所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法，其特征在于：所述波纹钢板混凝土组合结构包括圆拱段和直墙段；在圆拱段的顶部(1)、圆拱段的中部(2)、圆拱段与直墙段的交界处(3)、直墙段的中部(4)和直墙段底部(5)的内壁和外壁上分别设置监测点；并且在圆拱段的顶部(1)、圆拱段的中部(2)、圆拱段与直墙段的交界处(3)、直墙段的中部(4)和直墙段底部(5)的内壁和外壁上的长度方向上按照一定间距设置监测点；每个监测点分别布置应变传感器和冲击波超压传感器；在纹钢板和混凝土组合结构周边的土体内部布置压力传感器。4.如权利要求3所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法，其特征在于：在圆拱段上方设置爆炸点；引爆炸药产生冲击波超压；采集实验数据。5.如权利要求4所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法，其特征在于：将爆炸点的装药量进行梯度设置，分别进行实爆炸实验，并采集实验数据。6.如权利要求5所述的波纹钢板和混凝土组合结构抗爆炸能力判断方法，其特征在于：所述实验数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振，吴红晓，何勇，赵雪川，康楠，张清照，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：