Page 66 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 汤长兴，等： 钢纤维增强多孔混凝土板水下接触爆炸防爆机理及损伤等级预测 第 5 期

˙ ε cs 分别为压缩应变率和准静态压缩参考应变率，
式中： f d 为混凝土动态抗压强度， f cs 为静态抗压强度； ˙ ε d 和
−1 −1 。
˙ ε cs =300 s ； a 和 γ 为应变率系数， lgγ = 6.156a−2 a = (5+9f cs /10)
，
d dif,t 可表示为：
混凝土抗拉强度增大系数
ã δ
 Å
 ˙ ε t
 −1
 ˙ ε t ≤1 s

f t ˙ ε ts
d dif,t = = (5)
Å ã 1/3
f ts  ˙ ε t
 β ˙ ε t ＞1 s −1


˙ ε ts
，
式 中 ： f t 为 混 凝 土 动 态 抗 拉 强 度 ， f ts 为 静 态 抗 拉 强 度 ， β 和 δ 为 应 变 率 系 数 ， lg β = 6δ−2 δ = 1/(1+

8 f cs /10) −1 ； ˙ ε t 和 ˙ ε ts 分别为拉伸应变率和准静态拉伸参考应变率。
(5) 钢纤维增强多孔混凝土
K&C 模型自动生成的强度面参数适用于普通混凝土，然而钢纤维的加入使得普通混凝土在韧性、
延性及能量吸收能力等方面显著提高，因此，依靠 K&C 模型自动生成的强度面参数不适用于三轴强度
明显变化的钢纤维混凝土，需要对强度面参数进行改进。本研究采用伊华伟等 [25] 改进后的失效强度面
模型来表征爆炸冲击荷载下钢纤维增强多孔混凝土的动力损伤行为：

a 0 = (0.232+0.133V f ) f c

(6)
a 1 = 0.378+0.103V f


a 2 = (0.149−0.047V f )/ f c

a 0y = (0.194+0.068V f ) f c

(7)
a 1y = 0.524+0.202V f


a 2y = (0.452−0.142V f )/f c
®
a 1f = 0.374+0.102V f
(8)
a 2f = (0.218−0.068V f )/ f c
式中：a ～a 为最大强度面修正参数，a ～a 为初始屈服面参数，a ～a 为残余强度面参数，V 为钢纤维
f
f
2
y
0 0y 2 1f 2
体积分数，f 为混凝土抗压强度。
c
以曹克磊 [20] 开展的 SPA10S5、SAP10S10、SAP10S15 和 SAP10S20 钢纤维增强多孔混凝土静动态试
验为基础，依据式 (6)～(8) 对 K&C 模型自动生成的强度面参数进行改进，便能准确描述不同配比钢纤维
增强多孔混凝土的动态损伤行为。改进后的 K&C 模型主要参数如表 3 所示，其中：ν 为泊松比，b ～
1
b 为损伤参数。
3

表 3 不同配比钢纤维增强多孔混凝土的改进 K&C 模型参数
Table 3 Improved K&C model parameters for steel fibers cellular
concrete reinforced in different ratios
防护方案配比 ρ/(g·cm ) f c /MPa ν b 1 b 2 b 3 a 0 /MPa
−3
SAP10S5 2.189 34.46 0.19 1.6 1.96 1.15 8.22
SAP10S10 2.232 39.35 0.19 1.6 2.04 1.15 9.18
SAP10S15 2.270 42.86 0.19 1.6 2.09 1.15 10.03
SAP10S20 2.307 41.04 0.19 1.6 2.06 1.15 9.63
防护方案配比 a 1 a 2 /GPa −1 a 0y /MPa a 1y a 2y /GPa −1 a 1f a 2f /GPa −1
SAP10S5 0.38 4.26 6.80 0.53 12.91 0.38 6.23
SAP10S10 0.38 3.77 7.66 0.53 11.45 0.38 5.52
SAP10S15 0.38 3.46 8.36 0.53 10.49 0.38 5.06
SAP10S20 0.38 3.61 8.02 0.53 10.94 0.38 5.28

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