Page 152 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 吴 昊，等： CFRP布加固砌体填充墙抗爆分析与设计 第 9 期

4
Gauge 4 (test) [5]
Gauge 4 (simulation)
3
Overpressure/MPa 2 1

0

−1
7 8 9 10
Time/ms
图 8 反射超压时程曲线的对比（1 kg）
Fig. 8 Comparison of reflected overpressure-time histories (1 kg)
2.2 万军 的试验
[8]

万 军 [8] 开 展 了 1/2 缩 尺 的 未 加 固 、 1 层 和 表 2 1 kg 炸药工况下峰值反射超压的对比
3 层 CFRP 布满铺加固混凝土砌块砌体填充墙的 Table 2 Comparison of peak reflected overpressures (1 kg)
野外近区爆炸试验。装药量均为 0.4 kg，炸药位 峰值反射超压/MPa
测点 相对误差/%
置 正 对 墙 体 中 心 ， 距 离 为 0.15 m， 比 例 距 离 为 试验 [5] 模拟
1/3
0.204 m/kg 。1 层 CFRP 布加固工况中纤维沿 1 6.3 5.8 −7.9
竖向粘贴；3 层 CFRP 布加固工况中里外 2 层沿 4 3.3 2.7 −18.2

竖向粘贴，中间层沿水平方向粘贴。试验布置和
Frame 1 100 mm
有限元模型如图 9 所示，墙体采用材料密度为
2 310 kg/m 、外壁尺寸为 190 mm×90 mm×90 mm、 Gap
3
壁厚和肋厚均为 20 mm 的混凝土空心砌块错缝
砌筑。砌块的抗压强度为 15.4 MPa，砂浆层厚度 Wall 1 500 mm
为 10 mm。框架梁和柱截面尺寸均为 200 mm×
FRP
200 mm， 试 验 墙 体 高 度 为 1 500 mm、 宽 度 为
1 100 mm、厚度为 90 mm，墙体左、右两侧与混
凝土框架柱均保持 50 mm 的空隙。由于试验砂 图 9 试验布置 及有限元模型
[9]
[9]
浆强度未给出，本文中采用常用砌筑砂浆强度等 Fig. 9 Test setup and finite element model
级 M7.5，基于规范公式得到的砌体单轴抗压强度 f 和弹性模量 E 分别为 4.7 和 7 520 MPa，由式 (1) 计算
m
得到 RHT 材料模型输入的抗压强度 f 和剪切模量 G 分别为 6.3 和 4 141 MPa；扩展砌块间接触的 6 个
关键参数 G ⅡC 取值分别由式 (11)～(13) 计算得到，其中 K 和 n K 分别为 1 462 和
s
n s G ⅠC 和
K 、K 、T、S、
629 MPa/mm，T 和 S 分别为 0.45 和 0.79 MPa， G ⅠC 和 G ⅡC 分别为 0.02 和 0.04 MPa·mm。此外，CFRP 布材
料模型参数和 CFRP 布与墙体间接触参数见表 1 和式 (14)。
图 10 给出了不同工况爆炸后墙体破坏形态的试验和模拟结果。从图 10(a) 可以看出，预测得到的
未加固墙体中心砌块在爆炸荷载作用下被压碎，迎爆面产生 550 mm×990 mm 的长条形破坏区域，与试验
结果吻合较好。从图 10(b) 可以看出：试验中，1 层 CFRP 布加固的墙体在爆炸荷载作用下，由于 CFRP 布
的横向抗拉强度较低，产生基体撕裂，随着墙体和砌块在爆炸荷载作用下变形和飞散，CFRP 布的裂缝沿
着 墙 体 高 度 方 向 进 一 步 发 展 ， 直 至 全 部 撕 裂 ； 相 同 炸 药 量 下 ， 与 未 加 固 墙 体 的 破 坏 区 域 相 比 ， 1 层
CFRP 加固墙体迎爆面的破坏区域减小，最终墙体迎爆面破坏区域尺寸为 410 mm×900 mm，与试验结果
一致。从图 10(c) 可以看出：采用 3 层 CFRP 布进行加固的墙体中心砌块在爆炸荷载作用下向背面飞散，
纤 维 布 与 墙 体 界 面 产 生 撕 裂 ， 墙 体 迎 爆 面 形 成 尺 寸 约 为 320 mm×350 mm 的 方 形 破 坏 区 域 ， 墙 体 和
CFRP 布的破坏模式以及破坏区域尺寸与试验结果吻合较好。

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