本實(shí)用新型屬于建筑結(jié)構(gòu)爆炸力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，是一種多功能、能夠重復(fù)使用的多功能集成的成層式結(jié)構(gòu)抗爆試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

在防護(hù)工程設(shè)計(jì)中，成層式結(jié)構(gòu)由于具有良好的抗侵徹抗爆性能，已被廣泛的應(yīng)用。

然而，現(xiàn)有研究仍存在局限，對(duì)于成層式遮彈層的防護(hù)作用，通常是割裂開(kāi)來(lái)研究，遮彈層只研究它的抗侵徹性能，一般不考慮它對(duì)爆炸荷載的削波作用，而對(duì)于分配層，則一般只研究它對(duì)爆炸沖擊荷載的削波和衰減耗散作用。而且現(xiàn)行規(guī)范與研究，主要針對(duì)沙土分配層，對(duì)空氣分配層并無(wú)涉及。因此，在采用空氣分配層或者其他介質(zhì)材料分配層時(shí)，遮彈層遭受侵徹爆炸或者接觸爆炸作用下，對(duì)于遮彈層破壞情況，分配層中爆炸波的傳播規(guī)律，支撐結(jié)構(gòu)上的荷載分布以及支撐結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的試驗(yàn)研究十分必要。

同時(shí)，對(duì)于爆炸碎片的影響的研究也非常少，特別是當(dāng)分配層是空氣時(shí)，高速的碎塊對(duì)于支撐結(jié)構(gòu)是非常危險(xiǎn)的，但對(duì)于碎塊的影響研究卻十分欠缺。

總之，現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題是：成層式結(jié)構(gòu)抗爆試驗(yàn)裝置功能單一，不能重復(fù)使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種多功能集成的成層式結(jié)構(gòu)抗爆試驗(yàn)裝置，能夠方便的觀測(cè)爆炸碎片分布規(guī)律，測(cè)量爆炸波在不同厚度和材料介質(zhì)中的傳播以及支撐結(jié)構(gòu)上的爆炸荷載分布和爆炸動(dòng)力響應(yīng)特點(diǎn)，并且能夠重復(fù)使用。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為：

一種多功能集成的成層式結(jié)構(gòu)抗爆試驗(yàn)裝置，包括由混凝土墻圍成的矩形主體框架1，在所述主體框架1豎向中部水平設(shè)置有鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)10，所述支撐結(jié)構(gòu)10周邊與所述主體框架1內(nèi)側(cè)密閉固定連接；

在所述主體框架1上部可拆式設(shè)有中間板2，中間板2兩側(cè)各設(shè)一邊板31、32，所述中間板2中部設(shè)有容納試驗(yàn)板5的試驗(yàn)板槽4，所述試驗(yàn)板5可拆式固定在試驗(yàn)板槽4內(nèi)，所述中間板2、邊板31、32、試驗(yàn)板5與主體框架1和支撐結(jié)構(gòu)10共同形成的密閉空間作為分配層20，所述中間板2、邊板31、32和試驗(yàn)板5形成遮彈層30；

在所述支撐結(jié)構(gòu)10內(nèi)部的受力鋼筋上貼有應(yīng)變片61，在支撐結(jié)構(gòu)10的上表面裝有壓阻式壓力傳感器62，在支撐結(jié)構(gòu)10的下表面裝有位移計(jì)63；

在所述分配層20內(nèi)設(shè)有多個(gè)空氣壓力傳感器64和壓阻式壓力傳感器62，所述多個(gè)空氣壓力傳感器64和壓阻式壓力傳感器62分別位于不同高低和不同平面位置；

在所述主體框架1短邊的兩相對(duì)側(cè)墻上開(kāi)有光學(xué)玻璃擋板7密封的供高速攝像機(jī)攝像的攝像口81、82，其中一個(gè)攝像口81內(nèi)側(cè)設(shè)有測(cè)速紙65，所述攝像口81、82的上沿與試驗(yàn)板5的下沿平齊，攝像口81、82的下沿與支撐結(jié)構(gòu)10上沿平齊。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

1、可重復(fù)使用：分配層可使用不同厚度的不同材料的介質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，且裝填和清理介質(zhì)材料方便。將邊板和中間板吊起，整個(gè)試驗(yàn)裝置是完全敞開(kāi)的，同時(shí)兩個(gè)高速攝像機(jī)口在拆掉光學(xué)玻璃擋板以后，又相當(dāng)于兩個(gè)較大的清理通道，試驗(yàn)使用較方便。試驗(yàn)操作方便，周期短，可大大節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間，提高試驗(yàn)效率。測(cè)量?jī)x器安裝方便，傳感器線路幾乎不用更換，避免每次試驗(yàn)繁瑣的重復(fù)安裝。

試驗(yàn)所需試件材料少，每次試驗(yàn)只需要更換試驗(yàn)板即可，不需要整個(gè)頂板都換掉，節(jié)省成本和空間。同時(shí)，試驗(yàn)裝置可以多次重復(fù)利用，整體上是節(jié)約成本的。

2、功能多：能夠方便的觀測(cè)爆炸碎片分布規(guī)律，測(cè)量爆炸波在不同厚度和材料介質(zhì)中的傳播以及支撐結(jié)構(gòu)上的爆炸荷載分布和爆炸動(dòng)力響應(yīng)特點(diǎn)。在不影響模擬成層式結(jié)構(gòu)抗爆試驗(yàn)的前提下，能夠拍攝和記錄到試驗(yàn)板背面完整的爆炸破壞過(guò)程。采用邊板和中間板高度不同的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)采用了中間板的異形構(gòu)造，使得高速攝像機(jī)觀測(cè)口上表面與試驗(yàn)板下表面在同一平面上，使得能夠觀察到完整的爆炸破壞過(guò)程。

試驗(yàn)裝置使用高速攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，使用測(cè)速紙作為背景參考，可以方便的得到碎塊的飛行速度、體積大小和空間分布規(guī)律。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1和圖2為本實(shí)用新型多功能集成的成層式結(jié)構(gòu)抗爆試驗(yàn)裝置的示意圖。

圖3和圖4分別為圖1和圖2的剖視圖。

圖5為圖1去除遮彈層后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為傳感器支架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為傳感器支架俯視圖。

圖8為邊板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為中間板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為光學(xué)玻璃擋板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為防反彈螺栓和吊鉤局部放大圖。

圖中，1主體框架，2中間板，31、32邊板，4試驗(yàn)板槽，5試驗(yàn)板，

6傳感器支架，60立管，601、602、603、604支臂，

61應(yīng)變片，62壓阻式壓力傳感器，63位移計(jì)，64空氣壓力傳感器，65測(cè)速紙，

7光學(xué)玻璃擋板，71光學(xué)玻璃，72橡膠密封圈，73鋼夾板，74高強(qiáng)螺栓，

81、82攝像口，9介質(zhì)材料，10支撐結(jié)構(gòu)，11臺(tái)階，12墊塊，13防反彈螺栓，20分配層，30遮彈層。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型多功能集成的成層式結(jié)構(gòu)抗爆試驗(yàn)裝置，包括由混凝土墻圍成的矩形主體框架1；

在所述主體框架1豎向中部水平設(shè)置有鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)10，所述支撐結(jié)構(gòu)10周邊與所述主體框架1內(nèi)側(cè)密閉固定連接；

在所述主體框架1上部可拆式設(shè)有中間板2，中間板2兩側(cè)各設(shè)一邊板31、32，所述中間板2中部設(shè)有容納試驗(yàn)板5的試驗(yàn)板槽4，所述試驗(yàn)板5可拆式固定在試驗(yàn)板槽4內(nèi)，所述中間板2、邊板31、32、試驗(yàn)板5與主體框架1和支撐結(jié)構(gòu)10共同形成的密閉空間作為分配層20，所述中間板2、邊板31、32和試驗(yàn)板5形成遮彈層30；

作為一種實(shí)施方式，所述中間板2和邊板31、32的兩端分別可拆式固定在主體框架1的兩個(gè)長(zhǎng)邊側(cè)墻上端，所述兩個(gè)攝像口81、82分別位于主體框架1的兩個(gè)短邊側(cè)墻的中部。

即中間板2和邊板31、32的長(zhǎng)度不小于主體框架1的兩個(gè)長(zhǎng)邊側(cè)墻外墻皮之間的距離，中間板2和邊板31、32搭在主體框架1上，此時(shí)分配層厚度最大。

作為一種改進(jìn)的實(shí)施方式，所述主體框架1的兩個(gè)長(zhǎng)邊側(cè)墻內(nèi)壁上部分別內(nèi)收，在兩個(gè)長(zhǎng)邊側(cè)墻內(nèi)壁形成供中間板2和邊板31、32的兩端放置的臺(tái)階11。

此種方案中，靠長(zhǎng)邊側(cè)墻內(nèi)收形成整體式的臺(tái)階11支撐中間板2和邊板31、32，而中間板2和邊板31、32的長(zhǎng)度不能采取上一種實(shí)施方式的長(zhǎng)度，而應(yīng)略小于兩個(gè)長(zhǎng)邊側(cè)墻內(nèi)壁內(nèi)收后的距離。長(zhǎng)邊側(cè)墻內(nèi)收形成的臺(tái)階高度以滿足最小分配層厚度為準(zhǔn)。

作為改進(jìn)，在臺(tái)階11與中間板2和邊板31、32之間可墊不同厚度的混凝土墊塊12，從而靈活地調(diào)節(jié)分配層厚度。

在所述支撐結(jié)構(gòu)10內(nèi)部的受力鋼筋上貼有應(yīng)變片61，在支撐結(jié)構(gòu)10的上表面設(shè)有壓阻式壓力傳感器62，在支撐結(jié)構(gòu)10的下表面設(shè)有位移計(jì)63；

在所述分配層20內(nèi)設(shè)有多個(gè)空氣壓力傳感器64和壓阻式壓力傳感器62，所述多個(gè)空氣壓力傳感器64和壓阻式壓力傳感器62分別位于不同高低和不同平面位置；

在所述主體框架1短邊的兩相對(duì)側(cè)墻上開(kāi)有設(shè)置以光學(xué)玻璃擋板7密封的供高速攝像機(jī)攝像的攝像口81、82，其中一個(gè)攝像口81內(nèi)側(cè)設(shè)有測(cè)速紙65，所述攝像口81、82的上沿與試驗(yàn)板5的下沿平齊，攝像口81、82的下沿與支撐結(jié)構(gòu)10上沿平齊。

試驗(yàn)裝置使用高速攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，使用測(cè)速紙65作為背景參考，可以方便的得到碎塊的飛行速度、體積大小和空間分布規(guī)律。在不影響模擬成層式結(jié)構(gòu)抗爆試驗(yàn)的前提下，能夠拍攝和記錄到試驗(yàn)板背面完整的爆炸破壞過(guò)程。采用邊板31、32和中間板2高度不同的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)采用了中間板2的異形構(gòu)造，使得高速攝像機(jī)觀測(cè)口上表面與試驗(yàn)板下表面在同一平面上，使得能夠觀察到完整的爆炸破壞過(guò)程。

每次試驗(yàn)只需要更換試驗(yàn)板即可，不需要整個(gè)頂板都換掉。同時(shí)，試驗(yàn)裝置可以多次重復(fù)利用，整體上是節(jié)約成本的。

如圖2所示，在所述中間板2、邊板31、32、試驗(yàn)板5與主體框架1和支撐結(jié)構(gòu)10共同形成的密閉空間下部充填有介質(zhì)材料9，介質(zhì)材料9與中間板2、邊板31、32、試驗(yàn)板5之間的空隙為空氣。

分配層可使用不同厚度的不同材料的介質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，且裝填和清理介質(zhì)材料方便。將邊板和中間板吊起，整個(gè)試驗(yàn)裝置是完全敞開(kāi)的，同時(shí)兩個(gè)高速攝像機(jī)口在拆掉光學(xué)玻璃擋板以后，又相當(dāng)于兩個(gè)較大的清理通道，試驗(yàn)使用較方便。

如圖3、4、5所示，還包括多個(gè)傳感器支架6，每個(gè)傳感器支架6包括立管60和4個(gè)與立柱垂直的支臂601、602、603、604，所述4個(gè)支臂601、602、603、604從立管60底端開(kāi)始沿高度方向均勻布置，所述4個(gè)支臂601、602、603、604在水平周向均勻布置，相鄰兩個(gè)支臂水平方向相差90度角，所述4個(gè)支臂602、603、604和立管60頂端上按照具體試驗(yàn)要求可設(shè)置空氣壓力傳感器64或者壓阻式壓力傳感器62。

所述立管60的高度按照具體試驗(yàn)要求確定。

傳感器支架每層懸臂之間夾角為90度，四層傳感器在四個(gè)相互垂直的方向，最大限度減少了傳感器對(duì)于爆炸波傳播的干擾以及自身之間的相互干擾，最充分采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

測(cè)量?jī)x器安裝方便，傳感器線路幾乎不用更換，避免每次試驗(yàn)繁瑣的重復(fù)安裝。

優(yōu)選地，所述中間板2和邊板31、32的兩端分別可拆式固定在主體框架1的兩個(gè)長(zhǎng)邊側(cè)墻上端，或者固定在臺(tái)階和墊塊上，所述兩個(gè)攝像口81、82分別位于主體框架1的兩個(gè)短邊側(cè)墻的中部。

如圖6所示，所述邊板31、32為矩形平板，如圖7所示，所述中間板2包括兩根平行的縱梁21、22和與縱梁垂直的兩根橫梁23、24，所述橫梁兩端分別與兩根縱梁內(nèi)側(cè)相連，所述兩根縱梁與兩根橫梁圍成容納試驗(yàn)板5的試驗(yàn)板槽4，每根橫梁外側(cè)與兩根縱梁內(nèi)側(cè)之間設(shè)有平板25、26，所述平板25、26的上表面與橫梁23、24和兩根縱梁21、22的底部相連，試驗(yàn)板5的下沿與所述平板25、26的下沿平齊。

如圖8所示，光學(xué)玻璃擋板7包括光學(xué)玻璃71，其周邊兩面各設(shè)橡膠密封圈72和鋼夾板73，并以高強(qiáng)螺栓74固定。

如圖9所示，所述中間板2、邊板31、32、試驗(yàn)板5上部均設(shè)有用于起吊的吊鉤。

所述中間板2、邊板31、32兩端通過(guò)防反彈螺栓13與主體框架1或者臺(tái)階11和墊塊12連接。

所述的支撐結(jié)構(gòu)10上安裝的位移計(jì)63、應(yīng)變片61和傳感器支架6只分布在支撐結(jié)構(gòu)10四分之一的面積，這是因?yàn)樵囼?yàn)裝置和反應(yīng)具有對(duì)稱性，全部安裝測(cè)量裝置是浪費(fèi)的而且是沒(méi)有必要的。

所述傳感器支架6的高度要按照具體試驗(yàn)要求確定。

所述臺(tái)階11與主體框架1長(zhǎng)邊現(xiàn)澆在一起，既增加了主體框架1承載能力，又使得臺(tái)階11在承載時(shí)較常規(guī)設(shè)計(jì)的牛腿更安全?？梢酝ㄟ^(guò)在臺(tái)階11上增加墊塊12得到更高的分配層高度，但不能得到更低的分配層高度。

所述測(cè)速紙64是利用高度攝像機(jī)拍下的相同時(shí)間間隔的照片，相互比對(duì)得到某一碎塊不同時(shí)間時(shí)在方格紙上的不同位置，從而計(jì)算得到該碎塊的速度。

所述防反彈螺栓13是為了防止試驗(yàn)過(guò)程中邊板31、32和中間板2發(fā)生意外的較大幅度反彈并影響試驗(yàn)。

所述傳感器支架的鋼結(jié)構(gòu)是空心的，里面布置數(shù)據(jù)線，并穿過(guò)支撐結(jié)構(gòu)，因此在澆注試驗(yàn)框架式時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)上預(yù)留了幾個(gè)較小的孔洞，因?yàn)榭锥葱∏疑?，不影響受力鋼筋，因此?duì)結(jié)構(gòu)承載能力的影響可以忽略。

實(shí)驗(yàn)操作步驟為：

1、校準(zhǔn)空氣壓力傳感器64、壓阻式土壓力傳感器62等，調(diào)試高速攝像機(jī)，檢查數(shù)據(jù)采集線路，保證能正常進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量；

2、在支撐結(jié)構(gòu)10上鋪上介質(zhì)材料9，并蓋上邊板31、32和中間板2，將試驗(yàn)板5吊裝到位。

3、擰好防反彈螺栓13，再次檢查線路和位移計(jì)63等，檢查光學(xué)玻璃擋板7。

4、將炸藥放置在試驗(yàn)要求的距離，確保炸藥能順利引爆，然后所有人員撤離到安全區(qū)域。

4、一切就緒后，引爆炸藥，注意觀察數(shù)據(jù)采集儀器工作狀態(tài)和爆炸現(xiàn)象。

5、確保試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)安全后，用單反相機(jī)記錄爆炸現(xiàn)場(chǎng)，并測(cè)量記錄試驗(yàn)板5的破壞狀態(tài)，而后卸下螺栓，將試驗(yàn)板吊起放在附近專門(mén)的場(chǎng)地上，再將中間板吊離，觀察記錄下方破壞狀態(tài)。

6、檢查所有測(cè)量?jī)x器和線路，若有損壞及時(shí)更換。

7、對(duì)于意外的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和破壞情況，要認(rèn)真反思并指導(dǎo)下一步試驗(yàn)，若需要暫停則暫停，否則重復(fù)第一步。

8、對(duì)采集到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行整理和分析。