Page 199 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 李 展，等： 甲烷-空气爆燃驱动的爆炸荷载模拟装置研发Ⅱ：爆炸波演化规律与加载方案设计 第 11 期

时程曲线。以冲量为等效标准，方案可模拟 42～300 t TNT 在 200 m 处产生的反射超压，对应的比例爆
1/3
距为 3.0～5.8 m/kg 。需说明的是，此加载方案为钢筋混凝土（reinforcement concrete，RC）板抗爆加载
设计，若需实现其他形式爆炸荷载或结构构件的加载，可使用前文已验证的数值计算方法优选加载
方案。
4.2 爆炸荷载与 RC 板抗爆试验
为验证前述加载方案与爆炸荷载模拟装置的可靠性，开展了气云长度分别为 1.5、2、3 和 6 m 的爆
炸荷载试验和单向 RC 板抗爆试验。图 20 对比了不同加载方案下试验和数值模拟的加载面超压时程曲
线。可以发现，实测与模拟的超压时程曲线吻合良好，峰值误差不超过 10%。该结果进一步验证了大尺
寸管道与爆炸荷载模拟装置内甲烷-空气爆燃超压荷载数值计算方法的有效性。图 21 展示了 3 和 6 m
气云条件下同一工况的两次试验结果。可以发现，超压时程曲线基本重合，超压峰值误差小于 12%，表
明模拟爆炸荷载时具有可重复性。

50 Testing data 60 Testing data

40 Numerical prediction 50 Numerical prediction
40
30
Overpressure/kPa 20 Overpressure/kPa 20
30
10
10

−10 0 −10 0
−20 −20
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Time/s Time/s
(a) 1.5 m (b) 2 m
90 Testing data 280 Testing data
80 Numerical prediction 240 Numerical prediction
70
60
Overpressure/kPa 50 Overpressure/kPa 200
160
40
120
30
80
20
10
0 40
−10 0
−20 −40
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Time/s Time/s
(c) 3 m (d) 6 m
图 20 加载面处爆炸荷载试验与数值计算结果的对比
Fig. 20 Comparison of overpressure loads between testing data and numerical prediction

RC 板抗爆试验中，板尺寸为 2 360 mm×2 060 mm×120 mm，采用 C30 混凝土和 HRB400 级钢筋（直
径 8 mm，间距 200 mm，配筋率 0.279%）制作。试件表面远离跨中位置布置 2 个压力测点，用于记录表面
超压荷载。使用高强螺栓将 RC 板固定于装置加载面位置，以实现单向边界条件。采用 1.5 和 3 m 长气
云对 RC 板进行加载，测得试件表面超压时程曲线和板破坏形态如图 22 和 23 所示。可以发现，试验测
得的超压时程曲线高度一致，表明荷载在板表面分布均匀。

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