Page 166 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 单仁亮，等： 加载速率对ACC结构抗剪性能的影响 第 6 期

3 冲击动载作用下 ACC 结构的抗剪性能

验证了数值模型的准确性后，对 ACC 结构进行冲击荷载抗剪性能试验模拟。分别距中部混凝土试
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块上表面 1、2、3、4 m，一大质量的刚性球（图 12）开始做自由落体运动，重力加速度设为 10 m/s 。为防
止混凝土试块受冲击荷载作用发生破碎，在混凝土试块外部增设刚体剪切盒。

Rigid
sphere

Free fall
impact load

Rigid shear boxes

Concrete
300 mm test block
Cable

C-shaped Structural
tube Y plane

Z
X
300 mm
300 mm
图 12 动态冲击荷载下双剪试验的数值模型
Fig. 12 Numerical model for double shear test under dynamic impact loading

3.1 ACC 结构的变形过程
冲击动载作用下，自由落体的刚性球产生的动能经由剪切盒传递到中部混凝土试块的表面，进一步
将能量传递给 ACC 结构，使 ACC 结构变形并最终发生脆性剪切破坏。与准静态双剪试验相似，ACC 内
部锚索结构在单侧结构面处的变形形式呈现 S 形，其应力变化如图 13 所示。结构内部的动态冲击应力
发生在结构面附近 150 mm 处，在冲击荷载作用下，结构逐渐变形，应力逐渐增大且在结构面处集中，形
成塑性铰。随着变形的继续增大，塑性铰点的位置移动至结构面处，锚索在塑性铰点即结构面处发生
破断。

3.2 ACC 结构的动荷载响应
为了解 ACC 结构在冲击荷载作用下的吸能情况，计算不同落锤高度下 ACC 结构的吸能以及峰值
剪切荷载，如图 14 所示。可以看出，相较于准静态（加载速率为 2 mm/min）工况，落锤高度为 1、2、3 和
4 m 时，ACC 结构的吸能分别增长了 209.44%、615.56%、793.22% 和 913.16%，其峰值剪切荷载分别增长
了 29.73%、83.64%、139.61% 和 171.02%。随着落锤高度的增加，冲击能量越高，ACC 结构的吸能效果越
好，应变强化现象愈显著，从而提升了结构的抗剪承载能力。这再次验证了，应变率强化效应是 ACC 结
构强度提高的主要原因。

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