Acta Armamentarii ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (3): 864-874.doi: 10.12382/bgxb.2022.0897
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LIU Ju1, ZHANG Guokai1,*(), WANG Zhen1, YAO Jian1, LI Jie2, YU Siyuan1, JI Yuguo1
Received:
2022-10-06
Online:
2023-01-11
Contact:
ZHANG Guokai
CLC Number:
LIU Ju, ZHANG Guokai, WANG Zhen, YAO Jian, LI Jie, YU Siyuan, JI Yuguo. Experimental Study on the Damage Characteristics and Laws of RC Beams under Close-in Blast Loading of Thermobaric Explosives[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(3): 864-874.
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梁类型 | 缩比内容 | 原型梁尺寸/ mm | 缩比试验梁 尺寸/mm |
---|---|---|---|
跨度 | 6000 | 2000 | |
框架结构梁A | 箍筋间距 | 200 | 70 |
截面尺寸 | 350×600 | 117×200 | |
跨度 | 6000 | 2000 | |
高层结构梁B | 箍筋间距 | 200 | 70 |
截面尺寸 | 250×500 | 83×167 |
Table 1 Geometric parameters of two beams
梁类型 | 缩比内容 | 原型梁尺寸/ mm | 缩比试验梁 尺寸/mm |
---|---|---|---|
跨度 | 6000 | 2000 | |
框架结构梁A | 箍筋间距 | 200 | 70 |
截面尺寸 | 350×600 | 117×200 | |
跨度 | 6000 | 2000 | |
高层结构梁B | 箍筋间距 | 200 | 70 |
截面尺寸 | 250×500 | 83×167 |
构件编号 | 构件尺寸/mm | 配筋参数 | 爆距/m | 药量/kg | 比例爆距/(m·kg-1/3) |
---|---|---|---|---|---|
A1 | 83×167×2000 | 截面配筋率1.2% 受压钢筋2ϕ6mm 受拉钢筋4ϕ6mm 箍筋ϕ6mm@70mm | 0.75 | 2 | 0.595 |
A2 | 0.50 | 2 | 0.397 | ||
A3 | 0.40 | 2 | 0.317 | ||
A4 | 0.30 | 2 | 0.238 | ||
A5 | 0.50 | 3 | 0.347 | ||
A6 | 0.40 | 3 | 0.277 | ||
A7 | 0.20 | 1 | 0.200 | ||
B1 | 117×200×2000 | 截面配筋率1.2% 受压钢筋4ϕ6mm 受拉钢筋6ϕ6mm 箍筋ϕ6mm@70mm | 0.40 | 2 | 0.317 |
B2 | 0.30 | 2 | 0.238 | ||
B3 | 0.20 | 2 | 0.158 | ||
B4 | 0.40 | 3 | 0.277 |
Table 2 Test conditions of reinforced concrete beams
构件编号 | 构件尺寸/mm | 配筋参数 | 爆距/m | 药量/kg | 比例爆距/(m·kg-1/3) |
---|---|---|---|---|---|
A1 | 83×167×2000 | 截面配筋率1.2% 受压钢筋2ϕ6mm 受拉钢筋4ϕ6mm 箍筋ϕ6mm@70mm | 0.75 | 2 | 0.595 |
A2 | 0.50 | 2 | 0.397 | ||
A3 | 0.40 | 2 | 0.317 | ||
A4 | 0.30 | 2 | 0.238 | ||
A5 | 0.50 | 3 | 0.347 | ||
A6 | 0.40 | 3 | 0.277 | ||
A7 | 0.20 | 1 | 0.200 | ||
B1 | 117×200×2000 | 截面配筋率1.2% 受压钢筋4ϕ6mm 受拉钢筋6ϕ6mm 箍筋ϕ6mm@70mm | 0.40 | 2 | 0.317 |
B2 | 0.30 | 2 | 0.238 | ||
B3 | 0.20 | 2 | 0.158 | ||
B4 | 0.40 | 3 | 0.277 |
编号 | 药量/kg | 爆距/m | 比例爆距/ (m·kg-1/3) | 迎爆面破坏区 长度/mm | 背爆面震塌区 长度/mm | 纵向破坏 深度/mm | 跨中挠度/ mm | 钢筋裸露长度/ mm | 裂纹数量 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
A1 | 2 | 0.75 | 0.595 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 2 |
A2 | 2 | 0.50 | 0.397 | 224 | 0 | 50 | 5 | 0 | 6 |
A3 | 2 | 0.40 | 0.317 | 243 | 0 | 80 | 11 | 50 | 6 |
A4 | 2 | 0.30 | 0.238 | 353 | 431 | 167 | 23 | 200 | 8 |
A5 | 3 | 0.50 | 0.347 | 240 | 300 | 167 | 45 | 210 | 10 |
A6 | 3 | 0.40 | 0.277 | 360 | 520 | 167 | 120 | 420 | 10 |
A7 | 1 | 0.20 | 0.200 | 320 | 360 | 167 | 75 | 260 | 8 |
Table 3 Damage parameters of Beams A1-A7
编号 | 药量/kg | 爆距/m | 比例爆距/ (m·kg-1/3) | 迎爆面破坏区 长度/mm | 背爆面震塌区 长度/mm | 纵向破坏 深度/mm | 跨中挠度/ mm | 钢筋裸露长度/ mm | 裂纹数量 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
A1 | 2 | 0.75 | 0.595 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 2 |
A2 | 2 | 0.50 | 0.397 | 224 | 0 | 50 | 5 | 0 | 6 |
A3 | 2 | 0.40 | 0.317 | 243 | 0 | 80 | 11 | 50 | 6 |
A4 | 2 | 0.30 | 0.238 | 353 | 431 | 167 | 23 | 200 | 8 |
A5 | 3 | 0.50 | 0.347 | 240 | 300 | 167 | 45 | 210 | 10 |
A6 | 3 | 0.40 | 0.277 | 360 | 520 | 167 | 120 | 420 | 10 |
A7 | 1 | 0.20 | 0.200 | 320 | 360 | 167 | 75 | 260 | 8 |
编号 | 药量/kg | 爆距/m | 比例爆距/ (m·kg-1/3) | 迎爆面破坏区 长度/mm | 背爆面震塌区 长度/mm | 纵向破坏 深度/mm | 跨中挠度/ mm | 钢筋裸露 长度/mm | 裂纹数量 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
B1 | 2 | 0.4 | 0.317 | 227 | 0 | 85 | 10 | 0 | 4 |
B2 | 2 | 0.3 | 0.238 | 293 | 500 | 200 | 15 | 310 | 6 |
B3 | 2 | 0.2 | 0.158 | 382 | 510 | 200 | 25 | 410 | 6 |
B4 | 3 | 0.4 | 0.277 | 370 | 470 | 200 | 90 | 330 | 12 |
Table 4 Damage parameters of Beams B1-B4
编号 | 药量/kg | 爆距/m | 比例爆距/ (m·kg-1/3) | 迎爆面破坏区 长度/mm | 背爆面震塌区 长度/mm | 纵向破坏 深度/mm | 跨中挠度/ mm | 钢筋裸露 长度/mm | 裂纹数量 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
B1 | 2 | 0.4 | 0.317 | 227 | 0 | 85 | 10 | 0 | 4 |
B2 | 2 | 0.3 | 0.238 | 293 | 500 | 200 | 15 | 310 | 6 |
B3 | 2 | 0.2 | 0.158 | 382 | 510 | 200 | 25 | 410 | 6 |
B4 | 3 | 0.4 | 0.277 | 370 | 470 | 200 | 90 | 330 | 12 |
药量/kg | 比例爆距Z/(m·kg-1/3) | 混凝土破碎 | 裂纹开展 | 钢筋弯曲变形 | 挠跨比/% | 破坏程度 |
---|---|---|---|---|---|---|
2 | Z≥0.317 | 小面积脱落 | 少量细小裂纹 | 无裸露 | ≤0.5 | 轻度破坏 |
1,2 | 0.158≤Z<0.317 | 背爆面震塌 | 细小裂纹或少量大裂纹 | 裸露但无明显变形 | ≤3.9 | 中度破坏 |
3 | 0.317<Z≤0.347 | 背爆面震塌 | 细小裂纹或少量大裂纹 | 裸露但无明显变形 | ≤3.9 | 中度破坏 |
3 | Z≤0.317 | 整块脱落 | 大裂纹或贯穿裂纹 | 裸露且弯曲变形 | >3.9 | 重度破坏 |
Table 5 Damage criterion of reinforced concrete beams under close-in blast laoding of of thermobaric explosives
药量/kg | 比例爆距Z/(m·kg-1/3) | 混凝土破碎 | 裂纹开展 | 钢筋弯曲变形 | 挠跨比/% | 破坏程度 |
---|---|---|---|---|---|---|
2 | Z≥0.317 | 小面积脱落 | 少量细小裂纹 | 无裸露 | ≤0.5 | 轻度破坏 |
1,2 | 0.158≤Z<0.317 | 背爆面震塌 | 细小裂纹或少量大裂纹 | 裸露但无明显变形 | ≤3.9 | 中度破坏 |
3 | 0.317<Z≤0.347 | 背爆面震塌 | 细小裂纹或少量大裂纹 | 裸露但无明显变形 | ≤3.9 | 中度破坏 |
3 | Z≤0.317 | 整块脱落 | 大裂纹或贯穿裂纹 | 裸露且弯曲变形 | >3.9 | 重度破坏 |
[1] |
严家佳, 金朋刚, 李鸿宾, 等. 有限空间中温压炸药后燃烧效应的试验研究[J]. 科学技术与工程, 2015, 15(17):154-157,163.
|
|
|
[2] |
胡宏伟, 宋浦, 邓国强, 等. 温压炸药的特性及发展现状[J]. 力学进展, 2022, 52(1):53-78.
|
|
|
[3] |
郑波, 陈力, 丁雁生, 等. 温压炸药爆炸抛撒的运动规律[J]. 爆炸与冲击, 2008, 28(5):433-437.
|
|
|
[4] |
doi: 10.1016/j.dt.2019.08.004 |
[5] |
李秀丽, 惠君明. 温压炸药的爆炸温度[J]. 爆炸与冲击, 2008, 28(5):471-475.
|
|
|
[6] |
李世民, 李晓军, 郭彦朋. 温压炸药自由场爆炸空气冲击波的数值模拟研究[J]. 爆破, 2011, 28(3):8-12.
|
|
|
[7] |
doi: 10.1134/S0010508222010105 |
[8] |
裴红波, 聂建新, 覃剑锋, 等. RDX基含铝炸药在混凝土中爆炸的实验研究[J]. 高压物理学报, 2015, 29(1):23-28.
|
|
|
[9] |
杨刚, 郑建民, 胡德安. 含铝炸药在混凝土介质中爆炸响应的FE-SPH算法模拟研究[J]. 振动与冲击, 2016, 35(1):28-33,39.
|
|
|
[10] |
doi: 10.1016/j.dt.2018.07.026 |
[11] |
doi: 10.1016/j.engstruct.2012.11.008 URL |
[12] |
doi: 10.1016/j.engstruct.2017.11.067 URL |
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
师燕超, 张浩, 李忠献. 钢筋混凝土梁式构件抗爆分析的改进等效单自由度方法[J]. 建筑结构学报, 2019, 40(10):8-16.
|
doi: 10.14006/j.jzjgxb.2019.0096 |
|
[16] |
|
[17] |
doi: 10.1016/j.nucengdes.2017.06.019 URL |
[18] |
汪维, 刘瑞朝, 吴飚, 等. 爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁毁伤判据研究[J]. 兵工学报, 2016, 37(8):1421-1429.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2016.08.012 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2016.08.012 |
|
[19] |
王辉明, 刘飞, 晏麓晖, 等. 接触爆炸荷载对钢筋混凝土梁的局部毁伤效应[J]. 爆炸与冲击, 2020, 40(12):37-45.
|
|
|
[20] |
仲倩, 王伯良, 王凤丹, 等. 温压炸药爆炸过程的瞬态温度[J]. 含能材料, 2011, 19(2):204-208.
|
|
|
[21] |
黄菊, 王伯良, 仲倩, 等. 温压炸药能量输出结构的初步研究[J]. 爆炸与冲击, 2012, 32(2):164-168.
|
|
|
[22] |
裴明敬, 胡华权, 张景森, 等. 含铝温压炸药及其爆炸效能研究[J]. 中国工程科学, 2009, 11(4): 67-75.
|
|
|
[23] |
辛春亮, 王俊林, 余道建, 等. TNT空中爆炸冲击波的工程和数值计算[J]. 导弹与航天运载技术, 2018(3):98-102.
|
|
|
[24] |
杨鑫, 石少卿, 程鹏飞. 空气中TNT爆炸冲击波超压峰值的预测及数值模拟[J]. 爆破, 2008(1):15-18,31.
|
|
|
[25] |
叶晓华. 军事爆破工程[M]. 北京: 解放军出版社, 1999.
|
|
|
[26] |
|
[27] |
亨利奇. 爆炸动力学及其应用[M].熊建国, 译. 北京: 科学出版社, 1987:124-133.
|
|
|
[28] |
|
[29] |
封雪松, 冯博, 赵娟, 等. AP对RDX基含铝炸药爆轰性能影响研究[J]. 爆破器材, 2019, 48(5):46-51.
|
|
|
[30] |
张玉磊, 翟红波, 李芝绒, 等. TNT和温压炸药的爆炸火球表面温度对比试验研究[J]. 爆破器材, 2015, 44(5):23-26.
|
|
|
[31] |
中华人民共和国住房和城乡建设部. GB50010—2010,混凝土结构设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010.
|
Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China. GB50010—2010, Code for design of concrete structures[S]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2010. (in Chinese)
|
|
[32] |
|
[1] | CHEN Yanwu, SUN Yuanxiang, WANG Cheng. Damage Characteristics of Ship’s Double Bottom Structure Subjected to Underwater Explosion [J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(3): 670-681. |
[2] | XIA Liu, WU Weichao, PAN Aigang, WANG Yafei, WANG Qiang, YAN Shen. A Comparison of Damage Effectivenesses of Reinforced Concrete Beams by Single-point and Three-point Array Damage Patterns [J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(12): 3851-3861. |
[3] | LU Xi, WANG Shu-shan, WANG Xin-ying. Research on Damage Criterion of Torpedo Shell Subjected to Underwater Explosive Shock Waves [J]. Acta Armamentarii, 2016, 37(8): 1469-1475. |
[4] | WANG Wei, LIU Rui-chao, WU Biao, LI Lin, HUANG Jia-rong, WANG Xing. Damage Criteria of Reinforced Concrete Beams under Blast Loading [J]. Acta Armamentarii, 2016, 37(8): 1421-1429. |
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