桁架式钢筋混凝土叠合板式墙抗爆性能实验

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1、第37卷第1期爆炸与冲击Vol.37,No.12017年1月EXPLOSIONANDSHOCKWAVESJan.,2017DOI:10.11883/1001-1455(2017)01-0092-07*桁架式钢筋混凝土叠合板式墙抗爆性能实验吴保桦,张尚根,康正炎(解放军理工大学国防工程学院,江苏南京210007)摘要:为研究桁架式叠合板式墙的抗爆性能,进行了2块桁架式叠合板式墙和2块现浇板式墙在多次冲击荷载作用下的对比实验,分析了各试件的破坏过程、变形(刚度)、承载力、强度及裂缝分布形态。结果表明:桁架式叠合板式墙与现浇板式

2、墙相比,爆炸破坏过程相似;爆炸荷载小时,试件处于弹性状态,两者刚度基本一致;开裂后,现浇板式墙比叠合板式墙刚度降低明显快,桁架钢筋能有效抑制裂缝扩展,且试件并未出现剪切破坏。说明桁架式叠合板式墙的整体性能较好,叠合板式墙的抗爆性能优于现浇板式墙。关键词:爆炸力学;抗爆性能;爆炸实验;桁架式叠合板式墙中图分类号:O383.2;TU362国标学科代码:1303520文献标志码:A桁架式叠合板式墙作为一种新型叠合板结构,既具有与传统的叠合板一样的施工快速的优势,又具[1]有整体刚度大、抗震性能好的优点。近年来,许多学者对它进行了

3、大量的研究,主要包括:蒋庆等、连[2][3]星等、张丽军进行了叠合板式墙的抗震性能实验,研究表明叠合板式墙有较好的整体性,并对叠合板式剪力墙的刚度衰减过程进行分析,推导了静载下弹性刚度的短期计算公式,并提出叠合板式剪力墙的正截面抗弯承载力计算公式、斜截面抗剪计算公式、正截面开裂荷载计算公式和墙板水平接缝受剪承[4-5]载力计算公式;汤磊等对桁架式叠合双向板与现浇双向板进行了对比实验,表明叠合板抗裂性能及[6]刚度略低于现浇双向板,但破坏形态及发展相似;刘轶对自承式单跨简支单向钢筋桁架叠合板在施工阶段与使用阶段的受力性能以及

4、极限承载能力进行了实验研究,探讨了钢筋桁架混凝土叠合板在正常[7]使用阶段刚度、极限承载力的计算方法;刘云林等进行了叠合板的数值模拟研究,表明格构式钢筋对于叠合板在正常使用状态下的承载力有明显提高且板的延性有所增加。以上工作均以叠合板在静荷载作用下的实验和理论为主,对动荷载作用下桁架式叠合板的性能问题尚无成熟的研究成果。本文中,通过对2块桁架式混凝土叠合板式墙和2块现浇板式墙进行爆炸冲击实验,研究该种新式叠合板式墙的抗爆性能,拟为它在人防结构的应用提供理论依据。1实验1.1试件设计共设计了4块试件,墙板尺寸为b×h×L=1

5、100mm×250mm×3500mm,其中叠合板式墙2块B11、B12,现浇板式墙2块B41、B142,试件墙板上、下保护层厚分别为25、20mm,上层纵向受力筋配筋情况为7⌀14mmHRB400,下层纵向受力筋筋配筋情况为7⌀12mmHRB400。叠合板式墙为经过3次浇筑的钢筋混凝土板状结构,其中外侧预制板厚60mm,内侧预制板厚50mm,中间后浇叠合层厚140mm。墙体顶板支座厚200mm,底板支座厚300mm,支座高800mm,试件如图1所示。叠合板式墙上下预制层由三角桁架式钢筋连接,桁架钢筋由3根成等腰三角形的上下

6、弦钢筋组成,上、下钢筋由斜向腹筋相连,采用点焊式连接。上弦钢筋直径10mm,下弦钢筋和斜向腹筋直径6mm。格构钢筋为*收稿日期:2015-05-29;修回日期:2015-09-22基金项目:总参南京科技创新工作站科研项目(NJCX-RW-20110247)第一作者:吴保桦(1988—),男,硕士研究生;通信作者:张尚根,genzs3@126.com。第1期吴保桦,等:桁架式钢筋混凝土叠合板式墙抗爆性能实验93CRB550,试件配筋见图1。图1试件尺寸及配筋图Fig.1Reinforcementdetailsofspecim

7、ens1.2试件加载及测点布置方案实验在解放军理工大学抗爆实验室爆坑进行。采用电雷管引爆导爆索爆炸进行加载,允许最大超压0.9MPa,加载示意图及爆坑如图2所示。为了避免底部不稳固,保证试件在受力过程中不产生沉降或倾斜,在坑底铺放了40cm厚的钢筋混凝土板。爆炸加载过程主要获取钢筋应变、跨中受拉区混凝土应变、跨中挠度以及爆炸压力。试件配筋应变测点布置如图1所示。在覆土层表面沿试件长度方向对称布置2个压力传感器,以确定平均空爆超压。为了测量叠合板式墙在爆炸过程中跨中位移变化情况,在试件跨中布置了位移计。图2实验加载装置图Fi

8、g.2Expeirmentalset-up94爆炸与冲击第37卷2结果与分析2.1结果在爆炸荷载作用下,结构动态响应时间短,无法仔细观察试件裂缝开展及破坏过程,只能在加载后观察试件的开裂、破坏情况。实验共分2组进行,每组2个试件,每组进行连续3次非接触爆炸冲击加载。实验数据见表1~2,试件破坏情况如3~