Page 157 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 第 6 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 45, No. 6
2025 年 6 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Jun., 2025

DOI：10.11883/bzycj-2024-0403

加载速率对 ACC 结构抗剪性能的影响 *

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单仁亮 ，肖圣超 ，宋 威 ，柏皓博 ，李泳臻 ，赵鑫鹏 ，仝 潇 2
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（1. 中国矿业大学（北京）力学与土木工程学院，北京 100083；
2. 河北工程大学地球科学与工程学院，河北 邯郸 056038）
摘要： 通过试验和数值模拟分析，研究了锚索和新型管索组合结构（anchor cable with C-shaped tube，ACC）在不同
加载速率下的双结构面剪切力学特性和变形破坏机制。在混凝土试块强度为 55 MPa、预应力为 200 kN 的条件下，分
别以 2、10、20、30、40 mm/min 的剪切位移加载速率进行双结构面剪切试验。试验以剪切变形曲线、结构峰值剪切荷
载、钢丝破坏形态和结构面抗剪强度贡献为主要参数。结果表明：加载速率对结构的抗剪性能有显著的影响，在一定
的加载速率区间内，受损伤累积速度和应变率强化效应的影响，结构分别表现出强度弱化和强度强化的特性，抗剪承
载能力出现较大的变化。在结构面附近，支护结构表现出拉剪组合破坏现象，但由于 ACC 结构中 C 形管的存在，应力
集中效应降低，试验曲线波动减弱，内部钢丝受剪切作用破坏的情况与锚索相比明显减弱。同时，以试验结果为基础
构建的 ACC 结构双剪试验数值模型的准确性较高，动荷载试验的数值模拟结果表明，ACC 结构形成的锚固系统具备
良好的吸能效果，冲击能量越大，吸能效果越明显；且 ACC 结构在高速冲击作用下，表现出明显的应变率强化效应，冲
击速度越高，抗剪承载能力越强。
关键词： 双结构面剪切试验；管索组合结构；变形破坏特性；冲击荷载
中图分类号： O383 国标学科代码： 13035 文献标志码： A

Effect of loading rate on the shear performance of ACC structures

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SHAN Renliang , XIAO Shengchao , SONG Wei , BAI Haobo ,
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LI Yongzhen , ZHAO Xinpeng , TONG Xiao 2
（1. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China;
2. School of Earth Science and Engineering, Hebei University of Engineering, Handan 056038, Hebei, China）
Abstract: The shear mechanical properties and deformation damage mechanism of the double structural planes of traditional
anchor cables and new anchor cables with C-shaped tube structures (abbreviated as ACC) under different loading rate
conditions were investigated through experimental and numerical simulation analyses. Dual structural face shear tests were
conducted at shear displacement loading rates of 2, 10, 20, 30, and 40 mm/min under 55 MPa concrete specimen strength and
200 kN preload, with shear deformation curves, peak structural shear loads, steel wire damage patterns, and structural plane
shear strength contributions as the main parameters considered. The results show that the loading rate significantly affects the
shear performance of the structure. Within a certain loading rate interval, influenced by the damage accumulation rate and the
strain rate strengthening effect, the structure exhibits characteristics of strength weakening and strengthening, respectively,
with a large variation interval in shear load-carrying capacity. Near the structural plane, the support structure shows a
combination of tensile and shear damage. However, the ACC structure, due to the presence of the C-shaped tube, exhibits
lower stress concentration effects, reduced fluctuation in the test curve, and significantly weakened internal steel wire damage
compared to traditional anchor cables. Meanwhile, the numerical model of the double shear test of the ACC structure,

* 收稿日期： 2024-10-23；修回日期： 2025-01-06
基金项目： 国家自然科学基金（52274148）
第一作者： 单仁亮（1964－ ），男，博士，教授，博士生导师，srl@cumtb.edu.cn
通信作者： 肖圣超（1996－ ），男，博士研究生，xsc15650702592@126.com

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