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當(dāng)前混凝土材料被廣泛應(yīng)用于抗爆防護結(jié)構(gòu)、機場跑道、武器庫、科研防護掩體、高速公路、橋梁土建結(jié)構(gòu)等重要國防和民用設(shè)施中，開展針對混凝土目標(biāo)的爆炸效應(yīng)研究具有重要價值。工程結(jié)構(gòu)中混凝土除了承受靜載荷外，往往不可避免地承受急劇變化的動載荷， 如爆炸、沖擊和地震等。沖擊載荷下混凝土材料的動態(tài)力學(xué)性能，對研究爆炸、沖擊、高速撞擊、侵徹、動態(tài)損傷等問題都有著重要的影響。通過此類試驗可有效評估混凝土材料在爆炸測試場景下的結(jié)構(gòu)強度，防護等級，變形特性等重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。

混凝土爆炸效應(yīng)測試特征及測試要點

在實際測試過程中，爆炸效應(yīng)產(chǎn)生時能量瞬間釋放。因此產(chǎn)生的信號表現(xiàn)為極陡的上升沿的類似方波的階躍信號，且信號表現(xiàn)為一個超高頻的非周期階躍信號。

典型爆炸沖擊信號波形

針對此類沖擊信號的典型特征，想要獲得完整的、最接近真實信號的數(shù)據(jù)，對采集設(shè)備的A/D轉(zhuǎn)換器的類型、采樣頻率、放大器帶寬等多項指標(biāo)均存在很高的技術(shù)要求。

混凝土爆炸效應(yīng)測試典型實驗

混凝土結(jié)構(gòu)的爆炸破壞效應(yīng)分析和破壞程度評估在爆炸事故分析、結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計、反恐怖襲擊和科研領(lǐng)域均是一個重要的課題。建筑物結(jié)構(gòu)的抗爆設(shè)計、爆炸事故中的威力評估或爆炸破壞效果評估?；炷磷鳛橐环N重要的工程材料，已被廣泛應(yīng)用于民用建筑和科研防護工程中。在應(yīng)用過程中，混凝土處于復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境，有時要承受爆炸沖擊的作用。因此，其力學(xué)性能受到廣泛關(guān)注，國、內(nèi)外學(xué)者針對混凝土材料爆炸應(yīng)變測試進行了大量的研究。

下述試驗研究爆炸荷載作用下鋼筋混凝土懸臂式防爆墻的防爆性能，通過改善鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能，分析兩者之間的粘結(jié)對抗爆性能的影響 。

測試試件結(jié)構(gòu)及測點布置

參考文獻應(yīng)變測試圖

實際應(yīng)變測試結(jié)果（4磅TNT混凝土應(yīng)變）

兩者的混凝土應(yīng)變變化規(guī)律相近，有限元模擬的中部混凝土應(yīng)變比參考文獻中的結(jié)果小，底部混凝土應(yīng)變卻與參考文獻的結(jié)果相近。中部混凝土單元可能是因為實際中混凝土在和鋼筋進行應(yīng)力傳遞時有滑移帶來的應(yīng)力消散，而完全粘結(jié)數(shù)值模擬時未考慮上述問題，導(dǎo)致中部混凝土數(shù)值模擬的應(yīng)變比試驗應(yīng)變?。粚τ诘撞炕炷羻卧?，由于防爆墻底部鋼筋密度很大，鋼筋與混凝土之間的滑移效果不是很明顯，因而模擬結(jié)果與試驗結(jié)果相近。

長期以來，由于混凝土的動態(tài)力學(xué)響應(yīng)測試困難，人們掌握的有關(guān)動力學(xué)數(shù)據(jù)匱乏，導(dǎo)致對混凝土的破壞過程及機理研究較少。隨著混凝土工程結(jié)構(gòu)研究的深入，逐漸提高了對侵徹過程中靶體力學(xué)響應(yīng)過程的需求。 因此，對混凝土靶中力學(xué)參數(shù)測試技術(shù)研究和提高數(shù)據(jù)測試成功率顯得尤為重要。通過設(shè)計聚偏二氟乙烯（PVDF）壓力傳感器和碳阻式壓力傳感器，測試了炸藥在混凝土靶中爆炸的徑向應(yīng)力波傳播，獲得了有效數(shù)據(jù)和傳感器埋設(shè)方法 ，可為后續(xù)研究提供參考。

在混凝土靶靜爆試驗中，通過在混凝土靶中埋設(shè)PVDF 壓力傳感器和碳阻式壓力傳感器的方法，得到部分混凝土應(yīng)力波響應(yīng)曲線，對爆炸試驗中靶內(nèi)應(yīng)力波測試進行了嘗試。

橋梁作為交通生命線咽喉工程，受到的爆炸威脅日益嚴重；一旦發(fā)生爆炸荷載作用，將會造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T橋梁是我國公路工程中應(yīng)用最為廣泛的橋型之一，研究其抗爆性能具備重要意義和實用價值。

橋梁模型結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場施工搭建

傳感器布置實物圖

現(xiàn)場爆炸實驗過程

通過多種工況的野外爆炸試驗，對不同爆心位置橋面爆炸下橋梁的破壞形態(tài)和動力響應(yīng)進行了分析，對應(yīng)位置的混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)變信號復(fù)合連續(xù)梁在橋面沖擊荷載作用下的受力特性。在橋面中跨跨中爆炸的情況下，橋梁整體的動力響應(yīng)最大。試驗數(shù)值和數(shù)值模擬結(jié)果相同，符合預(yù)期試驗要求。

混凝土爆炸相關(guān)測試試驗傳感器及設(shè)備

日本TML公司提供P系列及PF系列混凝土應(yīng)變片，其中P系列應(yīng)變片采用聚酯樹脂基底的絲式應(yīng)變片，主要用于混凝土、砂漿或巖石的表面應(yīng)變測量，也可用于木材的短期應(yīng)變測量。PF系列應(yīng)變片采用聚酯樹脂基底的箔式應(yīng)變片，柵長有10，20，30mm可選。主要用于鋼材、混凝土、砂漿的表面應(yīng)變測量，也可用于木材的短期應(yīng)變測量。通過選擇基底材料，可消除混凝土材料本身的熱膨脹帶來的測試誤差，提高測試的精準(zhǔn)度，其穩(wěn)定性和可靠性在國內(nèi)外使用者中頗受好評。

DP-G/DP-E是用于測量大位移的位移傳感器，通過將不銹鋼絲抽出即可測量位移。無論位移如何變動，鋼絲的張力都是恒定的。是一款小巧的高精度位移測量傳感器，具備小型輕量、張力恒定、穩(wěn)定、高精度等特點。

DC-96A/DC-97A是一款具備高頻響應(yīng)的直流型動態(tài)應(yīng)變儀，尺寸小巧，使用簡便。靈敏度調(diào)整采用數(shù)字靈敏度設(shè)置方法。與傳統(tǒng)電子自動平衡相比，電子自動平衡的范圍和精度得到改進。電橋激勵可以在恒定電壓和恒定電流之間選擇。當(dāng)使用橫流方式激勵時，由于應(yīng)變儀和應(yīng)變式傳感器之間存在電纜電阻，因此不會導(dǎo)致靈敏度下降。該放大器具備寬的頻帶響應(yīng)范圍：

DC-96A:DC~200kHz

DC-97A:DC~500kHz

可以實現(xiàn)應(yīng)變信號的調(diào)理及微小信號的增益放大，完全可以滿足爆炸沖擊信號對放大器頻寬的要求。應(yīng)用于高校，科研等重要單位，深受客戶好評。

DEWETRON是數(shù)據(jù)采集分析設(shè)備供應(yīng)商，因其產(chǎn)品測試高精度，高穩(wěn)定性，通道多功能，采樣率頻寬等功能特點，被廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車、能源、交通及工業(yè)測試等領(lǐng)域。

A系列主機采用信號調(diào)理、采集模塊與計算機一體化集成解決方案，自帶顯示器和鍵盤，同時儀器內(nèi)置本地硬盤存儲數(shù)據(jù)，是一款適合外場試驗的便攜式數(shù)據(jù)采集設(shè)備。搭配TRION-1850/20-MULTI系列板卡，可實現(xiàn)每通道5MHz的采樣率，頻響范圍：DC-2MHz，板卡內(nèi)置18位高分辨率的逐次逼近型AD。采樣率及頻帶寬度及合適的AD轉(zhuǎn)換芯片，匹配爆炸沖擊的階躍信號測試。同時該板卡作為一張多功能板卡，一個通道可兼容電壓、應(yīng)變、電橋、電阻、熱電阻、IEPE、電流、計數(shù)器、CAN總線等多種信號接入，匹配各種工況及物理參數(shù)的測量。

// 參考文獻 //

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