一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法

技术领域

本发明属于混凝土防护结构性能测试技术领域，具体涉及一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法。

背景技术

在结构体系中，型钢混凝土柱作为主要抗撞击受力构件，广泛应用于安全等级高的公共建筑、交通设施、防护工程和军事工程等领域。由于在柱中配置了多种形式的型钢，显著提升了结构的延性，而提升结构的延性就意味着在上部结构惯性约束下，增强了“撞击体-结构”的耦合作用效应，放大了结构的动力响应，加大了结构出现损伤破坏的风险。并且撞击环境和结构反应具有跨尺度特征，在低速与高速阶跃撞击荷载作用下，撞击体与结构的耦合作用会显著改变结构的运动状态，增加结构位移控制难度，增大结构失效损失。提升柱构件被动耗能和主动吸能能力，是增强型钢混凝土柱结构防护性能的两种构造方式。因此，对柱构件的性能进行测试具有重要的意义。

目前，对于钢管及混凝土梁、柱的抗冲击行为研究较多，型钢混凝土柱的研究相对较少，且多为竖向的落锤撞击试验，其存在以下技术缺陷：

1.落锤撞击试验在试验时，柱构件的约束状态与实际不相符，进而使得性能测试结果缺乏可靠性；

2.落锤撞击试验结果多为跨中受弯破坏，不能体现其实际使用过程中的剪切破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其方法简便，通过对型钢混凝土柱试件实现固-简连接构造的固定，并对型钢混凝土柱试件进行水平侧向冲击试验，能模拟型钢混凝土柱试件实际约束状态，解决传统测试方法不能体现其实际使用过程中的剪切破坏的问题，进而能有效提高型钢混凝土柱试件的性能测试可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、建立抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试平台：

所述性能测试平台包括供型钢混凝土柱试件安装的基槽、设置在基槽内的反力墙、设置在基槽一侧且用于对型钢混凝土柱试件进行水平冲击的撞击小车、设置在基槽另一侧且用于牵引撞击小车的竖向落锤试验机，所述撞击小车的前端设置有布设高度可调的锤头，所述基槽的一侧设置有对撞击小车进行导向的水平轨道，所述水平轨道延伸至基槽的上方，所述落锤试验机中的落锤与撞击小车之间通过钢缆绳连接；

步骤二、安装型钢混凝土柱试件并进行测点的布置：通过螺栓将型钢混凝土柱试件底部的基座与基槽底面相连接，所述型钢混凝土柱试件位于撞击小车与反力墙之间，在型钢混凝土柱试件的上端与反力墙之间连接有第一力传感器，所述锤头上设置有第二力传感器，在所述撞击小车的前端顶部设置高速摄像机，在型钢混凝土柱试件上设置多个加速度传感器和位移计，所述型钢混凝土柱试件内设置有应变测试机构；

步骤三、水平侧向冲击试验：根据型钢混凝土柱试件的设计撞击点位，调整锤头的布设高度，根据型钢混凝土柱试件对应的冲击能量的设计值，确定落锤所需提升的高度，将撞击小车向远离型钢混凝土柱试件的方向移动，使得钢缆绳紧绷并带动落锤提升至所需提升的高度，松开撞击小车，使得落锤带动撞击小车向靠近型钢混凝土柱试件的方向移动，并对型钢混凝土柱试件进行冲击；

步骤四、判断抗撞击型钢混凝土柱是否破坏：若型钢混凝土柱试件没有破坏，执行步骤五；若型钢混凝土柱试件发生破坏，执行步骤六；

步骤五、确定使型钢混凝土柱试件发生破坏的最大冲击能量：在型钢混凝土柱试件对应的冲击能量的设计值的基础上逐渐提高冲击能量进行多次水平侧向冲击试验，直至型钢混凝土柱试件发生破坏，得到使型钢混凝土柱试件发生破坏的最大冲击能量；

步骤六、型钢混凝土柱试件性能评估：按照步骤三所述的方法依次对多个型钢混凝土柱试件进行水平侧向冲击，多个型钢混凝土柱试件的冲击能量各不相同且依次递增，其中最大的冲击能量为使型钢混凝土柱试件发生破坏时冲击能量，根据不同冲击能量下型钢混凝土柱试件的损伤和变形情况，评估型钢混凝土柱试件的抗撞击承载力、抗剪承载能力、动力特性和抗撞击防护性能。

上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：所述落锤试验机包括机架、设置在机架顶部的两个第一定滑轮和设置在一个第一定滑轮下方的竖向轨道，所述机架的下方设置有第二定滑轮；

所述落锤的两侧均设置有用于沿所述竖向轨道的两个钢轨移动的滚轮。

上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：所述钢缆绳的一端连接在落锤上，所述钢缆绳的另一端依次跨过两个第一定滑轮和所述第二定滑轮后与撞击小车连接。

上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：所述锤头通过螺栓安装在撞击小车的前端，所述锤头的中心线距水平轨道的距离为0.3m～0.5m。

上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：所述型钢混凝土柱试件的上端设置有箍头，所述箍头与第一力传感器之间以及第一力传感器与反力墙之间均为铰连接。

上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：所述位移计和加速度传感器分别安装在型钢混凝土柱试件上相邻的两个侧壁上，所述位移计安装在型钢混凝土柱试件上靠近反力墙的一侧。

上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：步骤四中，依次根据型钢混凝土柱试件的外部损伤程度、位移计测得的型钢混凝土柱试件的变形量以及应变测试机构测量得到的应变来判断型钢混凝土柱试件是否发生破坏。

上述的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，其特征在于：步骤六中，根据不同的冲击能量下的型钢混凝土柱试件变形量以及应变测试机构测量得到的应变确定型钢混凝土柱试件的抗撞击承载力；

根据第一力传感器所获取的支座反力，能够得到型钢混凝土柱试件的剪切力；

根据加速度传感器测量的数据，能够得到型钢混凝土柱试件在不同冲击能量下的加速度时程曲线；

根据位移计测量的数据，能够得到型钢混凝土柱试件在不同冲击能量下的位移时程曲线。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过钢缆绳将撞击小车与落锤试验机的落锤进行连接，并根据撞击小车所需的冲击能量，灵活调整落锤的配重和所要提升的高度，能有效对型钢混凝土柱试件进行侧向水平冲击试验，相对于传统的竖向冲击来说，与实际结构的约束状态更加相符，进而能有效提高型钢混凝土柱试件的性能测试可靠性。

2、本发明通过先采用型钢混凝土柱试件对应的冲击能量的设计值进行水平侧向冲击，便于确定出能够使型钢混凝土柱试件破坏的最大冲击能量，进而便于进行不同冲击能量下的冲击试验，以对型钢混凝土柱试件的性能进行测试。

3、本发明通过对型钢混凝土柱试件进行不同冲击能量下的水平侧向冲击试验，能够根据不同冲击能量下型钢混凝土柱试件的损坏和变形情况，进而便于评估型钢混凝土柱试件的抗撞击承载力、抗剪承载能力、动力特性和抗撞击防护性能，能有效提高型钢混凝土柱试件的性能测试的可靠性，同时能解决传统测试方法不能体现其实际使用过程中的剪切破坏的问题。

综上所述，本发明方法简便，通过对型钢混凝土柱试件实现固-简连接构造的固定，并对型钢混凝土柱试件进行水平侧向冲击试验，能模拟型钢混凝土柱试件实际约束状态，解决传统测试方法不能体现其实际使用过程中的剪切破坏的问题，进而能有效提高型钢混凝土柱试件的性能测试可靠性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明性能测试平台的结构示意图。

图2为本发明型钢混凝土柱试件上加速度传感器和位移计的安装位置示意图。

图3为本发明型钢混凝土柱试件型钢翼缘板上应变片的布设示意图。

图4为本发明型钢混凝土柱试件型钢腹板上应变片和应变花的布设示意图。

图5为本发明被动式抗撞击型钢混凝土防护结构的结构示意图。

图6为本发明被动式抗撞击型钢混凝土防护结构中格构式耗能防护体系与混凝土基座的位置示意图。

图7为本发明主动式抗撞击型钢混凝土防护结构的结构示意图。

图8为本发明的流程框图。

附图标记说明:

1—基槽； 2—反力墙； 3—撞击小车；

4—锤头； 5—水平轨道； 6—机架；

7—第一定滑轮； 8—第二定滑轮； 9—竖向轨道；

10—落锤； 11—滚轮； 12—钢缆绳；

13—型钢混凝土柱试件； 14—基座； 15—第一力传感器；

16—箍头； 17—加速度传感器； 18-1—应变片；

18-2—应变花； 19—位移计； 20—高速摄像机；

21—第二力传感器； 24—第一型钢； 25—第一钢筋骨架；

25-1—第一纵筋； 25-2—第一箍筋； 26—角钢；

27—缀板； 28—抗冲击层； 29—钢套筒；

30—第二钢筋骨架； 30-1—第二纵筋； 30-2—第二箍筋；

31—第二型钢； 32—固定底座； 33—竖向支架；

34—横向支架。

具体实施方式

如图1至图8所示的一种抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、建立抗撞击型钢混凝土防护结构的性能测试平台：

如图1所示，所述性能测试平台包括供型钢混凝土柱试件13安装的基槽1、设置在基槽1内的反力墙2、设置在基槽1一侧且用于对型钢混凝土柱试件13进行水平冲击的撞击小车3、设置在基槽1另一侧且用于牵引撞击小车3的竖向落锤试验机，所述撞击小车3的前端设置有布设高度可调的锤头4，所述基槽1的一侧设置有对撞击小车3进行导向的水平轨道5，所述水平轨道5延伸至基槽1的上方，所述落锤试验机中的落锤10与撞击小车3之间通过钢缆绳12连接，所述型钢混凝土柱试件13为被动式抗撞击型钢混凝土防护结构或主动式抗撞击型钢混凝土防护结构；

如图5和图6所示，实际使用时，所述被动式抗撞击型钢混凝土防护结构包括混凝土结构主体，所述混凝土结构主体内由内至外依次预埋有第一型钢24、第一钢筋骨架25和格构式耗能防护体系，所述第一钢筋骨架25包括多根呈环形布设的第一纵筋25-1和用于将多根第一纵筋25-1箍设在一起的第一箍筋25-2，所述第一型钢24沿第一纵筋25-1的延伸方向布设在第一箍筋25-2的中心，所述格构式耗能防护体系包括四个沿第一箍筋25-2的周向依次布设在第一箍筋25-2外部的角钢26，相邻两个所述角钢26之间连接有多个缀板27；所述第一型钢24为工字钢；所述角钢26沿第一纵筋25-1的延伸方向布设；所述混凝土结构主体为方形立柱，四个所述角钢26分别位于混凝土结构主体的四个角处，所述角钢26的内侧与第一钢筋骨架25的外侧之间具有间隙；所述第一型钢24的下端伸入至基座14内。

实际使用时，通过在混凝土结构本体内预埋格构式耗能防护体系，能够通过格构式耗能防护体系提升型钢混凝土防护结构的被动吸能能力，进而降低因混凝土结构本体与混凝土基座14的耦合作用而导致整体结构的运动状态发生改变的程度大小，进而降低结构失效损失。

需要说明的是，通过将格构式耗能防护体系设置在第一钢筋骨架25的外部，当型钢混凝土防护结构受到撞击时，格构式耗能防护体系中的角钢26和缀板27相互错动，能有效增强型钢混凝土防护结构的耗能能力，减小混凝土结构本体的撞击位移变形量，进而提高型钢混凝土防护结构的抗冲击能力。

如图7所示，所述主动式抗撞击型钢混凝土防护结构包括混凝土结构主体和设置在混凝土结构主体外侧的主动吸能防护层，所述主动吸能防护层包括设置在混凝土结构主体外的抗冲击层28和设置在抗冲击层28外部的钢套筒29，所述混凝土结构主体内预埋有第二钢筋骨架30和第二型钢31，所述第二钢筋骨架30包括多根呈环形布设的第二纵筋30-1和用于将多根第二纵筋30-1箍设在一起的第二箍筋30-2，所述第二型钢31沿第二纵筋30-1的延伸方向布设在第二箍筋30-2的中心；所述第二型钢31为工字钢；所述抗冲击层28为聚苯乙烯抗冲击层，所述抗冲击层28包覆在混凝土结构主体的周侧，所述抗冲击层28的两端分别与混凝土结构主体的两端相平齐；所述抗冲击层28的内壁紧贴混凝土结构主体的外壁布设，所述钢套筒29的内壁紧贴抗冲击层28的外壁布设；所述第二型钢31的下端伸入至基座14内。

实际使用时，通过在混凝土结构本体的外侧设置主动吸能防护层，能有效提升型钢混凝土防护结构的主动吸能能力，进而降低因混凝土结构本体与混凝土基座14的耦合作用而导致整体结构的运动状态发生改变的程度大小，进而降低结构失效损失。

需要说明的是，通过在混凝土结构本体的外部设置抗冲击层28，当型钢混凝土防护结构受到撞击时，抗冲击层28能有效起到缓冲吸能的作用，减小混凝土结构本体的撞击位移变形量，进而提高型钢混凝土防护结构的抗冲击能力。

具体实施时，抗冲击层28与钢套筒29注塑成型为一体，通过在抗冲击层28的外部设置钢套筒29，能够通过钢套筒29对抗冲击层28进行有效防护，避免抗冲击层28的损坏，能进一步提高型钢混凝土防护结构的抗冲击能力。

步骤二、安装型钢混凝土柱试件并进行测点的布置：通过螺栓将型钢混凝土柱试件13底部的基座14与基槽1底面相连接，所述型钢混凝土柱试件13位于撞击小车3与反力墙2之间，在型钢混凝土柱试件13的上端与反力墙2之间连接有第一力传感器15，所述锤头4上设置有第二力传感器21，在所述撞击小车3的前端顶部设置高速摄像机20，如图2所示，在型钢混凝土柱试件13上设置多个加速度传感器17和位移计19，所述型钢混凝土柱试件13内设置有应变测试机构；

步骤三、确定落锤试验机中落锤的重量和提升高度：根据型钢混凝土柱试件13性能测试所需的最大冲击能量，由能量守恒定律确定落锤10的重量以及所需提升的高度；

步骤三、水平侧向冲击试验：根据型钢混凝土柱试件13的设计撞击点位，调整锤头4的布设高度，根据型钢混凝土柱试件13对应的冲击能量的设计值，确定落锤10所需提升的高度，将撞击小车3向远离型钢混凝土柱试件13的方向移动，使得钢缆绳12紧绷并带动落锤10提升至所需提升的高度，松开撞击小车3，使得落锤10带动撞击小车3向靠近型钢混凝土柱试件13的方向移动，并对型钢混凝土柱试件13进行冲击；

其中，通过高速摄像机20采集撞击小车3的实时速度，通过加速度传感器17采集型钢混凝土柱试件13受到撞击时的加速度值，通过应变测试机构采集型钢混凝土柱试件13内部钢筋和型钢受到撞击时的应变，通过位移计19采集型钢混凝土柱试件13受到撞击时的位移变化，通过第一力传感器15采集型钢混凝土柱试件13受到的支座反力；通过第二力传感器21采集型钢混凝土柱试件13受到的冲击力；

步骤四、判断抗撞击型钢混凝土柱是否破坏：若型钢混凝土柱试件13没有破坏，执行步骤五；若型钢混凝土柱试件13发生破坏，执行步骤六；

步骤五、确定使型钢混凝土柱试件发生破坏的最大冲击能量：在型钢混凝土柱试件13对应的冲击能量的设计值的基础上逐渐提高冲击能量进行多次水平侧向冲击试验，直至型钢混凝土柱试件13发生破坏，得到使型钢混凝土柱试件13发生破坏的最大冲击能量；

其中，每提高一次冲击能量，均在基槽1内重新安装一个同类型的新的型钢混凝土柱试件13进行试验；

步骤六、型钢混凝土柱试件性能评估：按照步骤三所述的方法依次对多个型钢混凝土柱试件13进行水平侧向冲击，多个型钢混凝土柱试件13的冲击能量各不相同且依次递增，其中最大的冲击能量为使型钢混凝土柱试件13发生破坏时冲击能量，根据不同冲击能量下型钢混凝土柱试件13的损坏和变形情况，评估型钢混凝土柱试件13的抗撞击承载力、抗剪承载能力、动力特性和抗撞击防护性能；

其中，每个型钢混凝土柱试件13均对应一个冲击能量，每个型钢混凝土柱试件13均进行单次冲击，多个型钢混凝土柱试件13的类型相同。

实际使用时，撞击小车3为车身为空心的刚性小车，撞击小车3长1.55m、宽1.35m、高0.59m、裸重1580kg，可装配配重钢块；锤头4为厚0.08m、长0.56m、宽0.2m的钢块；落锤10裸重250kg，可装配砝码，落锤10最大降落高度为20m。

需要说明的是，水平轨道5与反力墙2相互垂直，通过钢缆绳12将撞击小车3与落锤试验机的落锤10进行连接，并根据撞击小车3所需的冲击能量，灵活调整落锤10的配重和所要提升的高度，能有效对型钢混凝土柱试件13进行侧向水平冲击试验，相对于传统的竖向冲击来说，与实际结构的约束状态更加相符，进而能有效提高型钢混凝土柱试件的性能测试可靠性。

具体实施时，型钢混凝土柱试件13的顶部与反力墙2之间的连接为简支，型钢混凝土柱试件13的底部为固定方式，因此形成型固-简连接构造。

具体实施时，连接基座14与基槽1的螺栓采用预应力螺纹钢，基槽1上开设有与预应力螺纹钢相匹配的内螺纹孔，基座14与型钢混凝土柱试件13一体成型，基座14上预埋有四个PVC管，PVC管内部填充黄沙，PVC管上下两端用泡沫板塞封，试验时用预应力螺纹钢穿过PVC管与基槽1的内螺纹孔连接，上端拧紧适配的螺帽，将其固定。

具体实施时，加速度传感器17的数量为四个，四个加速度传感器17分别布设在型钢混凝土柱试件13上距柱底200mm、400mm、600mm和800mm的高度处。

如图3和图4所示，具体实施时，应变测试机构包括多个布设在型钢混凝土柱试件13受撞击范围内的纵筋、型钢翼缘板及腹板两侧的应变片18-1和应变花18-2，以便了解其应变情况。

具体实施时，可以在型钢混凝土柱试件13的一侧设置高速摄像机，进而便于得到型钢混凝土柱试件13在受到冲击时的变形过程，进而便于采用非接触式测量技术测量型钢混凝土柱试件13表面应变和变形数据，表面应变片18-1或应变花18-2在冲击时发生损坏，进而造成数据丢失。

本实施例中，所述落锤试验机包括机架6、设置在机架6顶部的两个第一定滑轮7和设置在一个第一定滑轮7下方的竖向轨道9，所述机架6的下方设置有第二定滑轮8；

所述落锤10的两侧均设置有用于沿所述竖向轨道9的两个钢轨移动的滚轮11。

实际使用时，两个第一定滑轮7的布设高度相同，第二定滑轮8位于远离竖向轨道9的一个第一定滑轮7的正下方。

需要说明的是，滚轮11的设置，既能保证落锤10的运动方向，又能减少落锤10与竖向轨道9之间的摩擦力，进而使得落锤10与竖向轨道9之间的摩擦力可忽略不计。

本实施例中，所述钢缆绳12的一端连接在落锤10上，所述钢缆绳12的另一端依次跨过两个第一定滑轮7和所述第二定滑轮8后与撞击小车3连接。

实际使用时，水平轨道5的下方设置有供钢缆绳12穿梭的通道，进而使得钢缆绳12在水平轨道5的下方能够进行灵活移动，水平轨道5上靠近基槽1的一端下方安装有制止器，当撞击小车3的位置超过设定距离后，制止器将钢缆绳12剪断，避免撞击小车3将型钢混凝土柱试件13撞击后在落锤10拉动下继续向前移动。

本实施例中，所述锤头4通过螺栓安装在撞击小车3的前端，所述锤头4的中心线距水平轨道5的距离为0.3m～0.5m。

实际使用时，锤头4的中心线距水平轨道5的距离能够在0.3m～0.5m之间调节，进而便于实现对型钢混凝土柱试件13的400mm、600mm和800mm高度位置进行侧向水平冲击。

本实施例中，所述型钢混凝土柱试件13的上端设置有箍头16，所述箍头16与第一力传感器15之间以及第一力传感器15与反力墙2之间均为铰连接。

实际使用时，第一力传感器15的一端与箍头16通过活动铰连接，第一力传感器15的另一端与反力墙2之间通过活动铰连接。

本实施例中，所述位移计19和加速度传感器17分别安装在型钢混凝土柱试件13上相邻的两个侧壁上，所述位移计19安装在型钢混凝土柱试件13上靠近反力墙2的一侧。

实际使用时，型钢混凝土柱试件13上粘贴有多个供所述位移计19和加速度传感器17的钢片，钢板采用强力胶粘接在型钢混凝土柱试件13的测试点位置，钢片采用50mm×50mm的方形钢片。

需要说明的是，型钢混凝土柱试件13的一侧设置有位移计安装支架，位移计安装支架包括固定底座32、设置在固定底座32上的竖向支架33、沿竖向支架33的高度方向依次布设的横向支架34，横向支架34与位移计19的数量相等且一一对应，固定底座32通过螺栓与基槽1底部连接；

位移计19的数量为六个，六个位移计分别布设在型钢混凝土柱试件13上距柱底200mm、400mm、600mm、800mm、1000mm和1200mm的高度处，位移计19的活动端抵接在型钢混凝土柱试件13上设置的钢片上，位移计19的固定端安装在与其对应的横向支架34上。

本实施例中，步骤四中，依次根据型钢混凝土柱试件13的外部损伤程度、位移计19测得的型钢混凝土柱试件13的变形量以及应变测试机构测量得到的应变来判断型钢混凝土柱试件13是否发生破坏。

实际使用时，对型钢混凝土柱试件13是否发生破坏进行判断时，首先观察型钢混凝土柱试件13的外部损伤程度，观察型钢混凝土柱试件13的外部是否发生裂缝和裂缝的大小，当型钢混凝土柱试件13外部裂缝呈贯通状态时，即型钢混凝土柱试件13发生剪断，表明型钢混凝土柱试件13发生破坏；若型钢混凝土柱试件13外部裂缝未贯通时，再根据多个位移计19测量的数据确定型钢混凝土柱试件13的最大变形量，即最大挠度，基于柱中侧向最大挠度的损伤准则，判断型钢混凝土柱试件13处于轻度损伤、中度损伤还是重度损伤，当型钢混凝土柱试件13处于重度损伤时，表明钢混凝土柱试件13发生破坏；若型钢混凝土柱试件13处于轻度损伤或中度损伤时，再根据应变测试机构测量得到的应变来判断型钢混凝土柱试件13是否发生破坏，当应变测试机构测量到内部型钢的最大应变超过其屈服应变时，表明型钢混凝土柱试件13发生破坏。

需要说明的是，对于型钢混凝土柱试件13，当在侧向冲击荷载作用下支座最大转角为2°时，认为构件产生了一定程度的损伤；对于试验中高度为1700mm的型钢混凝土柱试件13，基于柱中侧向最大挠度的损伤准则可表述如下：冲击作用点为400mm时：0＜最大变形量≤14.0mm，轻度损伤，14.0mm＜最大变形量≤35.0mm，中度损伤，最大变形量≥35.0mm，重度破坏；冲击作用点为600mm时：0＜最大变形量≤20.0mm，轻度损伤，20.0mm＜最大变形量≤52.5mm，中度破坏，最大变形量≥52.5mm，重度破坏；冲击作用点为800mm时：0＜最大变形量≤28.0mm，轻度损伤；28.0mm＜最大变形量≤70.0mm，中度破坏；最大变形量≥70.0mm，重度破坏。

具体实施时，根据型钢混凝土柱试件13的型钢上安装的应变片获取的内置型钢的应变时程曲线，通过已测定的型钢弹性模量E，可以获得应力时程曲线，参照柱的破坏评估准则及钢材拉伸应力-应变曲线，分析型钢对于型钢混凝土柱试件13在撞击荷载作用下的破坏模式的影响，评估型钢混凝土柱试件13的抗撞击能力。已知Q235钢屈服点为1000微应变，钢筋(HPB300、HRB400)屈服点为1500-2000微应变。在弹性阶段：当正面(冲击面)局部混凝土已被压碎，背面(冲击面对立面)表面的混凝土因受弯而开裂，出现大量横向裂缝，侧面(冲击面两侧)表面的混凝土因受剪开裂，出现几处45°斜裂缝，外部混凝土基本已退出工作；同时，部分钢筋(纵筋、箍筋)已屈服，但型钢处于线弹性阶段，认为型钢混凝土柱试件仍在弹性阶段。在弹塑性阶段：当正面混凝土已被压碎，背面、侧面表面的混凝土裂缝不断扩展，且向内部延伸，外部混凝土彻底退出工作，内部约束核心混凝土截面逐步减小；同时，钢筋屈服且处于强化阶段，型钢局部已屈服，构件柱的耗能主要由核心混凝土、钢筋和型钢承担，认为型钢混凝土柱试件处在弹塑性阶段。丧失承载力阶段：柱试件钢筋截断，局部型钢达到极限强度出现开裂，内部约束混凝土被裂缝贯通，构件断裂破坏。

本实施例中，步骤六中，根据不同的冲击能量下的型钢混凝土柱试件13变形量以及应变测试机构测量得到的应变确定型钢混凝土柱试件13的抗撞击承载力；

根据第一力传感器15所获取的支座反力，能够得到型钢混凝土柱试件13的剪切力，进而评估型钢混凝土柱试件13的抗剪承载能力；

根据加速度传感器17测量的数据，能够得到型钢混凝土柱试件13在不同冲击能量下的加速度时程曲线，分析型钢混凝土柱试件13的惯性力和变形特征，评估柱的动力特性；

根据位移计19测量的数据，能够得到型钢混凝土柱试件13在不同冲击能量下的位移时程曲线，分析型钢混凝土柱试件13的变形特征、延性、耗能和损伤程度，评估柱的抗撞击防护性能。

实际使用时，在撞击高度为400mm时，当最大撞击速度为4.297m/s，最大冲击力为1100kN，柱侧向最大挠度28.5mm，柱剪切破坏，丧失承载力；在撞击高度为600mm时，当最大撞击速度为5.068m/s，最大冲击力为852kN，柱侧向最大挠度35.27mm，柱剪切破坏，丧失承载力；在撞击高度为800mm时，当最大撞击速度为5.165m/s，最大冲击力为820kN，柱侧向最大挠度40.5mm，柱剪切破坏，丧失承载力。

需要说明的是，根据水平方向力的平衡原理，可通过第一力传感器15所获取的支座反力计算出柱试件13的剪切力，当最大剪切力超过柱试件的设计剪力，柱试件丧失抗剪能力。

具体实施时，加速度时程曲线的横坐标为时间，纵坐标为加速度，基于加速度时程曲线，根据惯性力系平衡动力方程，采用传递函数法求解得到柱的自振频率、阻尼比和振型，评估柱在不同撞击能量下的衰减程度(由标准化自振频率衡量)、耗能能力(由阻尼比衡量)和变形能力(由不同振型的振幅衡量)。

具体实施时，位移时程曲线的横坐标为时间，纵坐标为位移，根据位移时程曲线找到不同冲击能量下的位移最大值，根据柱层间位移限值判断其延性(变形能力)，根据撞击力-位移曲线包络的面积衡量柱的耗能能力，依据等效粘滞阻尼比和变形双参数来评估柱的损伤程度，综合评估柱的抗撞击防护性能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。