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当前混凝土材料被广泛应用于抗爆防护结构、机场跑道、武器库、科研防护掩体、高速公路、桥梁土建结构等重要国防和民用设施中，开展针对混凝土目标的爆炸效应研究具有重要价值。工程结构中混凝土除了承受静载荷外，往往不可避免地承受急剧变化的动载荷， 如爆炸、冲击和地震等。冲击载荷下混凝土材料的动态力学性能，对研究爆炸、冲击、高速撞击、侵彻、动态损伤等问题都有着重要的影响。通过此类试验可有效评估混凝土材料在爆炸测试场景下的结构强度，防护等级，变形特性等重要结构参数。

混凝土爆炸效应测试特征及测试要点

在实际测试过程中，爆炸效应产生时能量瞬间释放。因此产生的信号表现为极陡的上升沿的类似方波的阶跃信号，且信号表现为一个超高频的非周期阶跃信号。

典型爆炸冲击信号波形

针对此类冲击信号的典型特征，想要获得完整的、最接近真实信号的数据，对采集设备的A/D转换器的类型、采样频率、放大器带宽等多项指标均存在很高的技术要求。

混凝土爆炸效应测试典型实验

混凝土结构的爆炸破坏效应分析和破坏程度评估在爆炸事故分析、结构抗爆设计、反恐怖袭击和科研领域均是一个重要的课题。建筑物结构的抗爆设计、爆炸事故中的威力评估或爆炸破坏效果评估。混凝土作为一种重要的工程材料，已被广泛应用于民用建筑和科研防护工程中。在应用过程中，混凝土处于复杂的力学环境，有时要承受爆炸冲击的作用。因此，其力学性能受到广泛关注，国、内外学者针对混凝土材料爆炸应变测试进行了大量的研究。

下述试验研究爆炸荷载作用下钢筋混凝土悬臂式防爆墙的防爆性能，通过改善钢筋与混凝土之间的粘结性能，分析两者之间的粘结对抗爆性能的影响 。

测试试件结构及测点布置

参考文献应变测试图

实际应变测试结果（4磅TNT混凝土应变）

两者的混凝土应变变化规律相近，有限元模拟的中部混凝土应变比参考文献中的结果小，底部混凝土应变却与参考文献的结果相近。中部混凝土单元可能是因为实际中混凝土在和钢筋进行应力传递时有滑移带来的应力消散，而完全粘结数值模拟时未考虑上述问题，导致中部混凝土数值模拟的应变比试验应变小；对于底部混凝土单元而言，由于防爆墙底部钢筋密度很大，钢筋与混凝土之间的滑移效果不是很明显，因而模拟结果与试验结果相近。

长期以来，由于混凝土的动态力学响应测试困难，人们掌握的有关动力学数据匮乏，导致对混凝土的破坏过程及机理研究较少。随着混凝土工程结构研究的深入，逐渐提高了对侵彻过程中靶体力学响应过程的需求。 因此，对混凝土靶中力学参数测试技术研究和提高数据测试成功率显得尤为重要。通过设计聚偏二氟乙烯（PVDF）压力传感器和碳阻式压力传感器，测试了炸药在混凝土靶中爆炸的径向应力波传播，获得了有效数据和传感器埋设方法 ，可为后续研究提供参考。

在混凝土靶静爆试验中，通过在混凝土靶中埋设PVDF 压力传感器和碳阻式压力传感器的方法，得到部分混凝土应力波响应曲线，对爆炸试验中靶内应力波测试进行了尝试。

桥梁作为交通生命线咽喉工程，受到的爆炸威胁日益严重；一旦发生爆炸荷载作用，将会造成重大的人员伤亡和财产损失。预应力混凝土连续T桥梁是我国公路工程中应用最为广泛的桥型之一，研究其抗爆性能具备重要意义和实用价值。

桥梁模型结构及现场施工搭建

传感器布置实物图

现场爆炸实验过程

通过多种工况的野外爆炸试验，对不同爆心位置桥面爆炸下桥梁的破坏形态和动力响应进行了分析，对应位置的混凝土结构的应变信号复合连续梁在桥面冲击荷载作用下的受力特性。在桥面中跨跨中爆炸的情况下，桥梁整体的动力响应最大。试验数值和数值模拟结果相同，符合预期试验要求。

混凝土爆炸相关测试试验传感器及设备

日本TML公司提供P系列及PF系列混凝土应变片，其中P系列应变片采用聚酯树脂基底的丝式应变片，主要用于混凝土、砂浆或岩石的表面应变测量，也可用于木材的短期应变测量。PF系列应变片采用聚酯树脂基底的箔式应变片，栅长有10，20，30mm可选。主要用于钢材、混凝土、砂浆的表面应变测量，也可用于木材的短期应变测量。通过选择基底材料，可消除混凝土材料本身的热膨胀带来的测试误差，提高测试的精准度，其稳定性和可靠性在国内外使用者中颇受好评。

DP-G/DP-E是用于测量大位移的位移传感器，通过将不锈钢丝抽出即可测量位移。无论位移如何变动，钢丝的张力都是恒定的。是一款小巧的高精度位移测量传感器，具备小型轻量、张力恒定、稳定、高精度等特点。

DC-96A/DC-97A是一款具备高频响应的直流型动态应变仪，尺寸小巧，使用简便。灵敏度调整采用数字灵敏度设置方法。与传统电子自动平衡相比，电子自动平衡的范围和精度得到改进。电桥激励可以在恒定电压和恒定电流之间选择。当使用横流方式激励时，由于应变仪和应变式传感器之间存在电缆电阻，因此不会导致灵敏度下降。该放大器具备宽的频带响应范围：

DC-96A:DC~200kHz

DC-97A:DC~500kHz

可以实现应变信号的调理及微小信号的增益放大，完全可以满足爆炸冲击信号对放大器频宽的要求。应用于高校，科研等重要单位，深受客户好评。

DEWETRON是数据采集分析设备供应商，因其产品测试高精度，高稳定性，通道多功能，采样率频宽等功能特点，被广泛应用于航天航空、汽车、能源、交通及工业测试等领域。

A系列主机采用信号调理、采集模块与计算机一体化集成解决方案，自带显示器和键盘，同时仪器内置本地硬盘存储数据，是一款适合外场试验的便携式数据采集设备。搭配TRION-1850/20-MULTI系列板卡，可实现每通道5MHz的采样率，频响范围：DC-2MHz，板卡内置18位高分辨率的逐次逼近型AD。采样率及频带宽度及合适的AD转换芯片，匹配爆炸冲击的阶跃信号测试。同时该板卡作为一张多功能板卡，一个通道可兼容电压、应变、电桥、电阻、热电阻、IEPE、电流、计数器、CAN总线等多种信号接入，匹配各种工况及物理参数的测量。

// 参考文献 //

[1] 邓昭金，尹华伟，方辉，高工 钢筋混凝土防暴墙性能数值分析：[工程硕士论文] 湖南大学 2012

[2] 章征林，王 源，孙阳阳，张文渊，赵鹏冲 应变测试技术在混凝土内爆炸试验中的应用 江苏南京2017

[3] 黄家蓉 刘光昆 吴 飚 王 幸 爆炸冲击作用下混凝土中动态应力波测试与仿真 河南洛阳(61489部队) 2020

[4] 娄凡 宗周红 预应力混凝土连续T梁的抗爆性能试验研究 东南大学2018

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