CN110020482B - 一种钢筋混凝土防护门前爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法 - Google Patents

一种钢筋混凝土防护门前爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钢筋混凝土防护门前爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法，包括以下步骤：步骤S1：进行N次有防护门的爆炸试验；步骤S2、进行与步骤S1次数相同的无防护门的爆炸对比试验；步骤S3、设定超压折减系数为η，在相同装药量条件下，对于无防护门试验和有防护门试验在同一位置测定的ΔP0、ΔP1，则有
Figure DDA0002022743840000011
由量纲分析得：
Figure DDA0002022743840000012
步骤S4、根据N次有防护门试验和无防护门试验的系列试验数据，对试验实际测定的超压折减系数η进行线性拟合，得到超压折减系数η的具体表达式。本发明所提供的计算公式，可以在各相关参数已知的条件下，直接计算出钢筋混凝土防护门前爆炸坑道内部冲击波超压折减系数，能够直接应用于防护门抗爆防护作用的评估。

Description

一种钢筋混凝土防护门前爆炸坑道内部冲击波超压折减系数 的计算方法
技术领域
本发明涉及防护结构的抗爆性能评估，具体是一种钢筋混凝土防护门前爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法。
背景技术
在地下坑道中，钢筋混凝土防护门是一种常见的防护结构，对抵御爆炸侵彻起到重要的作用。目前，对于钢筋混凝土防护门的性能评估主要是从结构强度和抗侵彻能力来进行评估，其评估的内容主要是基于炸药侵彻或者贯穿防护门的两种情况，对于炸药在临近防护门爆炸的情况没有涉足。当炸药在临近防护门前爆炸时，炸药能量一部分毁伤防护门，另一部分转化为空气冲击波泄入坑道内部，也会造成工程内部设施的毁伤。因此，对于这种情况下的防护门抗爆作用评估也是十分必要的。
国内外现有的文献中，对炸药在临近防护门前爆炸时产生的破坏效应研究较少，对于此种情况下的防护结构的防护性能评估尚属空白，而对性能的评估也不能仅凭主观评定，使用可测定或者可计算的数据来进行评判才是最有效的方法。本发明基于上述缺陷，针对炸药在临近防护门前爆炸时其主要破坏能量为冲击波，提出了一种钢筋混凝土防护门超压折减系数的计算方法，该系数可定量的体现防护门对门前爆炸冲击波效应的防护能力，可直接应用与防护门的性能评估。
发明内容
本发明的目的是提出一种钢筋混凝土防护门前爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法，所述的超压折减系数是指炸药在防护门前爆炸并造成防护门结构损伤时，相同爆炸条件下，坑道内部某一点在有防护门和无防护门时冲击波超压峰值的比值，本发明是根据上述超压折减系数的定义，通过对有防护门和无防护门的这两种情况进行对比试验，并在试验数据的基础上得到该系数的实测值，然后对试验数据和该系数的实测值进行量纲分析并拟合，从而得到该系数的具体的计算公式，使用本发明所提供的计算公式，可在不进行爆炸试验的情况下，直接计算出钢筋混凝土防护门超压折减系数的数值，计算过程简单快捷，计算结果合理有效。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种钢筋混凝土防护门前爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法，包括以下步骤：
步骤S1：进行N次有防护门的爆炸试验，N≥13，将防护门安装在坑道入口处，采用TNT集团装药，试验药量为Q，在距防护门前R米处起爆，在主坑道侧壁不同位置设置测点，测量各个测点的冲击波超压峰值ΔP1，通过N组不同爆炸点、不同药量的试验得到一系列试验数据；
步骤S2、进行与步骤S1次数相同的无防护门的爆炸对比试验，去除防护门，其余爆炸条件与步骤S1中所对应的试验相同，测点的位置也与步骤S1中所对应试验的测点相同，测定主坑道侧壁不同位置的冲击波超压峰值ΔP0，通过N组不同爆炸点、不同药量的试验得到一系列试验数据；
步骤S3、设定超压折减系数为η，在相同装药量条件下，对于无防护门试验和有防护门试验在同一位置测定的ΔP0、ΔP1，则有
Figure BDA0002022743820000031
其中，超压折减系数η与试验药量Q、测点至坑道口部边缘距离X、坑道等效直径D、坑道横截面积S、爆心至坑道口部边缘距离R有关，由量纲分析得：
Figure BDA0002022743820000032
步骤S4、根据N次有防护门试验和无防护门试验的系列试验数据，对试验实际测定的超压折减系数η进行线性拟合，得到超压折减系数η的具体表达式为：
Figure BDA0002022743820000033
所述公式(2)中，
Figure BDA0002022743820000034
Figure BDA0002022743820000035
本发明的有益效果是：本发明采用对比试验得出钢筋混凝土防护门超压折减系数的实测值，通过对试验数据的量纲分析并对超压折减系数的实测值进行线性拟合，从而得到超压折减系数的计算公式，使用本发明所提供的计算公式，可以在各相关参数已知的条件下，直接计算出钢筋混凝土防护门的超压折减系数，不需再进行试验，计算结果科学合理，能够直接应用于防护门性能的评估。
附图说明
图1为本发明的有防护门试验的结构示意图。
图2为无防护门试验的结构示意图。
图中，1、TNT集团装药，2、混凝土防护门，3、测点，4、坑道。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
一种钢筋混凝土防护门前爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法，包括以下步骤：
步骤S1：如图1所示，进行14次有防护门2的爆炸试验，将防护门2安装在坑道4入口处，采用TNT集团装药1，试验药量为Q，在距防护门2前R米处起爆，在主坑道4侧壁不同位置设置测点3，测量各个测点3的冲击波超压峰值ΔP1，通过N组不同爆炸点、不同药量的试验得到一系列试验数据；
步骤S2、如图2所示，进行与步骤S1次数相同的无防护门的爆炸对比试验，去除防护门2，其余爆炸条件与步骤S1中所对应的试验相同，测点3的位置也与步骤S1中所对应试验的测点相同，测定主坑道4侧壁不同位置的冲击波超压峰值ΔP0，通过N组不同爆炸点、不同药量的试验得到一系列试验数据；
步骤S3、设定超压折减系数为η，在相同装药量条件下，对于无防护门试验和有防护门试验在同一位置测定的ΔP0、ΔP1，则有
Figure BDA0002022743820000051
其中，超压折减系数η与试验药量Q、测点至坑道口部边缘距离X、坑道等效直径D、坑道横截面积S、爆心至坑道口部边缘距离R有关，由量纲分析得：
Figure BDA0002022743820000052
14次试验实际测定的超压折减系数如表1所示：
表1钢筋混凝土防护门抗爆超压折减系数
试验编号 Q/kg R/m X/m S/m<sub>2</sub> D/m ΔP<sub>1</sub>/MPa ΔP<sub>0</sub>/MPa ΔP<sub>1</sub>/ΔP<sub>0</sub>
061802 1.8 0.238 2.480 0.36 0.677 0.261 5.482 0.048
061802 1.8 0.238 3.260 0.36 0.677 0.201 2.909 0.069
061802 1.8 0.238 4.290 0.36 0.677 0.161 0.953 0.139
061803 0.6 0.238 2.480 0.36 0.677 0.034 0.545 0.028
061803 0.6 0.238 3.260 0.36 0.677 0.026 0.736 0.036
061901 1.2 0.238 2.480 0.36 0.677 0.057 0.980 0.058
061901 1.2 0.238 3.260 0.36 0.677 0.054 1.136 0.047
061902 1.2 0.178 2.805 0.36 0.677 0.183 0.696 0.263
061902 1.2 0.178 3.260 0.36 0.677 0.116 0.893 0.129
061902 1.2 0.178 4.290 0.36 0.677 0.060 0.770 0.078
062201 0.8 0.165 3.260 0.36 0.677 0.083 1.188 0.070
062202 0.4 0.165 3.515 0.36 0.677 0.019 0.463 0.041
062202 0.4 0.165 3.260 0.36 0.677 0.026 0.436 0.060
062202 0.4 0.165 4.290 0.36 0.677 0.016 0.407 0.040
步骤S4、根据14次有防护门试验和无防护门试验的系列试验数据，对试验实际测定的超压折减系数η进行线性拟合，得到超压折减系数η的具体表达式为：
Figure BDA0002022743820000053
所述公式(2)中，
Figure BDA0002022743820000061
Figure BDA0002022743820000062
本发明未详述部分为现有技术。

Claims (2)

1.一种钢筋混凝土防护门冲击波超压折减系数的计算方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤S1：进行N次有防护门的爆炸试验，N≥13，将防护门安装在坑道入口处，采用TNT集团装药，试验药量为Q，在距防护门前R米处起爆，在主坑道侧壁不同位置设置测点，测量各个测点的冲击波超压峰值ΔP1，通过N组不同爆炸点、不同药量的试验得到一系列试验数据；
步骤S2、进行与步骤S1次数相同的无防护门的爆炸对比试验，去除防护门，其余爆炸条件与步骤S1中所对应的试验相同，测点的位置也与步骤S1中所对应试验的测点相同，测定主坑道侧壁不同位置的冲击波超压峰值ΔP0，通过N组不同爆炸点、不同药量的试验得到一系列试验数据；
步骤S3、设定超压折减系数为η，在相同装药量条件下，对于无防护门试验和有防护门试验在同一位置测定的ΔP0、ΔP1，则有
Figure FDA0002022743810000011
其中，超压折减系数η与试验药量Q、测点至坑道口部边缘距离X、坑道等效直径D、坑道横截面积S、爆心至坑道口部边缘距离R有关，由量纲分析得：
Figure FDA0002022743810000012
步骤S4、根据N次有防护门试验和无防护门试验的系列试验数据，对试验实际测定的超压折减系数η进行线性拟合，得到超压折减系数η的具体表达式为：
Figure 2
。
2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土防护门超压折减系数的计算方法，其特征是：所述公式(2)中，
Figure FDA0002022743810000022
Figure FDA0002022743810000023
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