轻质防爆墙的抗爆性能验证必须通过专门的试验来确认其在实际载荷下的表现。以下是主要的验证方法和过程:
1. 试验方法选择:
* 激波管试验: 这是常用、可控的实验室方法。利用激波管产生特定强度(峰值超压ΔP)和持续时间(正压作用时间t+)的平面冲击波,模拟自由场冲击波作用在墙体上。
* 优点: 环境可控、参数(ΔP, t+, 冲量I)可调且可重复、安全性高、便于布置密集传感器、成本相对较低(相比大当量现场试验)。
* 缺点: 模拟的是理想平面波,与实际的复杂反射、绕射、负压阶段等有差异;尺寸受激波管截面限制,通常测试缩尺模型或较小尺寸的足尺构件。
* 现场试验: 在开阔场地或模拟场景中,使用真实(当量)在特定距离处引爆,对足尺墙体进行测试。
* 优点: 真实地模拟实际环境(包括冲击波、破片、火球等综合效应),适用于验证整体结构性能、连接节点、边界条件。
* 缺点: 成本高昂、准备复杂、安全性风险高、环境影响因素大(风、温湿度)、重复性差、参数(ΔP, t+)测量和控制相对困难。
2. 关键试验参数设定:
* 设计威胁等级: 试验目标基于防爆墙的设计性能指标,即它需要承受的载荷等级(如峰值超压ΔP和相应的正压冲量I或正压作用时间t+)。这些参数通常基于风险评估确定(如预期当量、距离、保护对象重要性)。
* 加载波形: 冲击波加载波形(如理想三角形波)需尽可能符合设计假设或标准(如IS0/TS 16951, UFC 3-340-02, ASTM F2656/F2656M)。
3. 试验实施与监测:
* 传感器布置:
* 自由场压力传感器: 放置在爆源与墙体之间,测量入射冲击波参数(验证实际加载)。
* 墙面压力传感器: 布置在墙迎爆面关键位置(中心、边缘、角部),测量实际作用在墙上的反射压力。
* 墙背压力传感器: 测量墙体背面的透射压力/超压(评估对保护区的衰减效果)。
* 位移/变形传感器: 测量墙体关键点(中心、顶部、支撑点)的动态位移、残余变形和整体挠度。
* 加速度传感器: 测量墙体或支撑结构的加速度响应(评估惯性力)。
* 高速摄影: 记录墙体在载荷作用下的整体变形模式、局部破坏(裂缝、碎片)、运动轨迹和破坏过程,是评估破坏机理的关键手段。
* 结构响应监测: 监测支撑结构(立柱、基础)的应变、位移和潜在破坏。
4. 性能评估标准:
试验后,根据预设的验收标准和观测数据评估墙体性能:
* 完整性: 墙体是否被穿透?是否有大的开口或连续裂缝贯穿墙体?迎爆面碎片飞散情况(尺寸、距离、速度)是否在安全限值内?
* 变形/位移: 动态位移和残余变形是否在设计允许范围内?是否影响被保护空间的功能或导致次生伤害(如撞击后方设备)?支撑结构是否保持稳定?
* 连接与锚固: 墙板之间的连接、墙板与支撑框架的连接、框架与基础的锚固是否失效?
* 背面超压衰减: 测量到的背面超压是否低于保护对象的安全阈值?
* 破坏模式分析: 分析破坏发生的部位(面板、连接件、框架、锚固)和形式(弯曲、剪切、拉伸、屈曲、断裂),评估设计薄弱环节。
总结:
轻质防爆墙的抗爆性能验证是一个系统工程,在于通过激波管试验(侧重构件性能、参数可控) 或 现场试验(侧重整体系统性能、环境真实) ,施加符合设计要求的载荷,并利用密集的传感器网络(压力、位移、应变、加速度)和高速摄影,测量墙体的动态响应、变形和破坏情况。终依据严格的完整性、变形限制、连接可靠性及背面超压衰减等标准进行综合评估,确认其能否达到设计的防护等级。试验结果直接决定了该防爆墙能否在特定威胁下保障人员和财产安全。