一种定向配筋混凝土抗侵彻结构

技术领域

本发明主要涉及防护工程技术领域，尤其涉及一种定向配筋混凝土抗侵彻结构。

背景技术

现代军事武器的打击能力大幅提升，尤其是以针对地下掩体结构的精确制导武器、动能武器和深钻地武器为代表的现代高新武器技术取得了长足发展。为了能够应对强打击能力，防护工程的防护能力也必须相应提升。现有的防护工程多采用钢防护或混凝土防护，仅能以结构的自身强度抵御侵彻体的冲击、以消耗侵彻体的动能的方式进行被动防御，而无法对侵彻体的结构造成破坏。随着现代军事武器的发展，侵彻体的穿透能力不断提升，仅采用加大结构厚度和提升材料强度进行被动防御的方式极大地推升了建造成本、增大了占用空间，且已经无法有效抵御侵彻体的进攻。因此，亟需一种能够对进入防御工事的侵彻体的结构造成主动破坏的抗侵彻结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种兼具经济性和抗侵彻能力的定向配筋混凝土抗侵彻结构。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种定向配筋混凝土抗侵彻结构，包括配筋混凝土结构层，所述配筋混凝土结构层中包裹有若干能够沿轴向冲撞外部侵彻体的钢筋。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述钢筋呈平行状或放射状分布，且其长度方向与配筋混凝土结构层的厚度方向基本一致。

各所述钢筋与包裹于配筋混凝土结构层的钢筋网相连。所述钢筋网与钢筋垂直。

所述配筋混凝土结构层的内侧贴合设置有底钢结构层。

所述钢筋为通长筋，其一端与底钢结构层相连。

所述底钢结构层贴合设置有配筋混凝土结构层的一侧间隔设有若干伸入配筋混凝土结构层的凸起结构，所述凸起结构与钢筋错位排布。

相邻所述钢筋的中心距为50mm-200mm。

所述配筋混凝土结构层的混凝土部分选用普通混凝土、高性能混凝土或超高性能混凝土。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

侵彻体由外向内沿抗侵彻结构的厚度方向、以穿入的形式对抗侵彻结构造成破坏，以突破抗侵彻结构对内侧空间的防护。在该过程中，如果能够对侵彻体的结构造成破坏并迫使其偏向，将极大地削弱其穿透能力，从而在不改变抗侵彻体的结构厚度和材料强度的前提下相对增强了抗侵彻体的防御能力。通过在配筋混凝土结构层中密集设置呈平行状或放射状分布、且长度方向与配筋混凝土结构层的厚度方向基本一致的钢筋，一方面能够对侵彻体造成结构损伤并迫使其偏向，当侵彻体的运动方向与钢筋的长度方向一致或基本一致时，钢筋的端部与侵彻体冲撞，因侵彻体弹头受阻力极不均匀而偏向，导致侵彻体遭遇更大的阻力。当侵彻体继续向防御工事内侧运动，钢筋将进一步与侵彻体表面形成挤压，并在挤压作用下对侵彻体的结构造成破坏甚至实现刺入，从而阻碍侵彻体继续前行；另一方面能够提高结构自身的抗侵彻能力，由于沿结构厚度方向重配高强钢筋，配筋混凝土结构的力学性能得到跨越式提高，能显著增大其抵抗侵彻剪切破坏的能力。相对于现有技术中通过增加结构厚度和提升材料强度的单一方式提高防御工事的抗穿透能力，本发明不需要额外增加占用空间且造价低廉，仅在混凝土结构中定向增加钢筋便可对侵入结构中的侵彻体造成破坏并迫使其偏向、提高防御工事的抗打击能力。

附图说明

图1是抗侵彻结构的结构示意图(其中混凝土为透视效果)；

图2是抗侵彻结构的剖视示意图(弧形)。

图中各标号表示：1、配筋混凝土结构层；11、钢筋；12、钢筋网；2、底钢结构层；21、凸起结构。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实施例的定向配筋混凝土抗侵彻结构，包括配筋混凝土结构层1，配筋混凝土结构层1中包裹有若干能够沿轴向冲撞外部侵彻体的钢筋11。侵彻体由外向内沿抗侵彻结构的厚度方向、以穿入的形式对抗侵彻结构造成破坏，以突破抗侵彻结构对内侧空间的防护。在该过程中，如果能够对侵彻体的结构造成破坏，将极大地削弱其穿透能力，从而在不改变抗侵彻体的结构厚度和材料强度的前提下相对增强了抗侵彻体的防御能力。通过在配筋混凝土结构层1中密集设置呈平行状或放射状分布、且长度方向与配筋混凝土结构层1的厚度方向基本一致的钢筋11，一方面能够对侵彻体造成结构损伤并迫使其偏向，当侵彻体的运动方向与钢筋11的长度方向一致或基本一致时，钢筋11的端部与侵彻体冲撞，因侵彻体弹头受阻力极不均匀而偏向，导致侵彻体遭遇更大的阻力。当侵彻体继续向防御工事内侧运动，钢筋11将进一步与侵彻体表面形成挤压，并在挤压作用下对侵彻体的结构造成破坏甚至实现刺入，从而阻碍侵彻体继续前行；另一方面能够显著提高结构自身的抗侵彻能力，由于沿结构厚度方向重配高强钢筋11，配筋混凝土结构的力学性能得到跨越式提高，能显著增大其抵抗侵彻剪切破坏的能力。相对于现有技术中通过增加结构厚度和提升材料强度的单一方式提高防御工事的抗穿透能力，本发明不需要额外增加占用空间且造价低廉，仅在混凝土结构中定向增加钢筋11便可对侵入结构中的侵彻体造成破坏并迫使其偏向、提高防御工事的抗打击能力。

本实施例中，钢筋11呈平行状或放射状分布，且其长度方向与配筋混凝土结构层1的厚度方向基本一致。为了以最短距离穿透防御工事，通常选择以垂直于抗侵彻体的方向(也就是沿抗侵彻体的厚度方向)进行攻击。为此，本实施例中将钢筋11的排布方式设置成与侵彻体的运动轨迹一致(即钢筋11的长度方向与抗侵彻体的厚度方向一致或基本一致)，以便能够确保钢筋11对侵彻体进行正面冲撞，从而提升对侵彻体的损伤并迫使其偏向的效果。

本实施例中，各钢筋11与包裹于配筋混凝土结构层1的钢筋网12相连。由于钢筋11为间隔设置，侵彻体在穿入配筋混凝土结构层1时，钢筋11在侵彻体的挤压过程中将产生横向远离侵彻体移动的趋势。为了避免或减小该趋势，在配筋混凝土结构层1内设置有用于横向牵拉钢筋11的钢筋网12。钢筋网12将各钢筋11连成整体，当其中部分钢筋11发生横向偏移时，剩余钢筋11将提供反向压力以在一定程度上限制偏移趋势，从而能够增强钢筋11与侵彻体的冲击。

本实施例中，钢筋网12与钢筋11垂直，侵彻体进入配筋混凝土结构层1后，动能受冲击衰减，故其对钢筋11的挤压力由外侧向内侧逐渐减弱。对此，本实施例中设置的钢筋网12由外侧向内侧可以等间距布设或逐步稀疏布设，以与钢筋11横向受力匹配，即在冲击发生初期(配筋混凝土结构层1外侧)，通过设置密度较高、直径较大的钢筋网12以加强牵拉效果，进入冲击发生的中后期(配筋混凝土结构层1中部和内侧)后，可逐渐增加钢筋网12的布设间距，以降低制造成本。

本实施例中，配筋混凝土结构层1的内侧贴合设置有底钢结构层2。由于混凝土为脆性材料，在遭受冲击时易破碎脱落。为了避免因配筋混凝土结构层1破碎脱落砸向内部空间，在其内侧贴合设置有底钢结构层2。通过设置底钢结构层2，一方面能够对破碎的配筋混凝土结构层1掉落的碎块进行支撑，另一方向还能对穿透配筋混凝土结构层1的侵彻体造成再次阻拦。

优选地，底钢结构层2选用低碳钢制造形成，其强度高，同时因碳含量低而具有较好的韧性，在遭受冲击时能够有效降低结构脆断的概率，并通过产生明显的形变对内部人员起到警示作用。

本实施例中，钢筋11为通长筋，其一端与底钢结构层2相连，另一端外由保护层包裹，以避免与外部环境直接接触造成生锈或腐蚀。钢筋11与底钢结构层2相连形成整体后，将能够极大地增强结构的整体性，在配筋混凝土结构层1遭受冲击时，底钢结构层2通过钢筋11向配筋混凝土结构层1提供反向支撑，从而增强整体结构的抗打击能力。

本实施例中，底钢结构层2贴合设置有配筋混凝土结构层1的一侧间隔设有若干伸入配筋混凝土结构层1的凸起结构21，凸起结构21与钢筋11错位排布。通过设置凸起结构21，其探入配筋混凝土结构层1内，形成紧密连接，从而能够有效防止配筋混凝土结构层1与底钢结构层2间发生脱离现象、增强了结构的整体性。优选地，凸起结构21可以采用剪力钉。

本实施例中，相邻钢筋11的中心距为50mm-200mm。在配筋混凝土结构层1中设置钢筋11，在增强结构剪切强度的同时，能够对侵彻体造成结构损伤。现有用于攻击防御工事的侵彻体(如精确制导武器、动能武器和深钻地武器等)的弹体直径一般不小于200mm，将相邻钢筋11的中心距设置成200mm或以下，能够有效保证侵彻体进入配筋混凝土结构层1时，至少能与一根钢筋11发生接触，从而避免侵彻体由钢筋11间隙中穿过导致钢筋11沿轴向冲撞外部侵彻体功能降低的情况发生。同时，考虑到钢筋11的直径不小于20mm，过密布筋既会大幅推升建造成本，又可能导致钢筋11间混凝土难以振捣密实、影响结构性能，故将钢筋11的最小密度设置成50mm。当钢筋11非平行排布时，中心距由钢筋11朝外一端的中心距计算。

本实施例中，配筋混凝土结构层1的混凝土部分选用普通混凝土、高性能混凝土或超高性能混凝土。在建造防御工事时，可根据防御实际需要和造价预算选择不同类型的混凝土。

为了进一步说明，还提供另一实施例。

在该实施例中，从外至内依次设置有配筋混凝土结构层1和底钢结构层2，相邻结构层贴合，总厚度为2m。

其中，配筋混凝土结构层1厚度为1.9m，采用高性能混凝土浇筑形成，其中配置有钢筋11和钢筋网12，钢筋11选用通长的Φ32强度1000MPa级高强钢筋，钢筋11的长度方向与配筋混凝土结构层1的厚度方向一致，且相邻钢筋11的中心距为100mm，钢筋网12由Φ16强度500MPa级高强钢筋交织形成井字形，钢筋网12与钢筋11垂直，且排布密度由外侧向内侧逐渐稀疏，相邻钢筋网12的间距梯度为100mm、200mm和400mm。

底钢结构层2厚度为0.1m，选用低碳钢制造形成，外侧表面均分布焊接有若干Φ16×100mm剪力钉，相邻剪力钉间距为300mm。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。