Page 135 - 《爆炸与冲击》2026年第4期

第 46 卷 陈泓宇，等： 钢筋混凝土墩柱侧向冲击损伤的评估方法 第 4 期

predominantly occurs when the impact is applied close to the column base. As the impact velocity and mass increase, the
residual displacement increases significantly, while the residual bearing capacity decreases. The axial compression ratio within
the range from 0.2 to 0.4 has a limited effect on the peak impact force and peak displacement but significantly affects the
residual displacement when the impact occurs at the mid-column. When the mid-column position and the column base position
are subjected to lateral impact, there exists an approximate linear relationship between relative residual deformation and
relative residual load-carrying capacity, such that the greater the relative residual deformation, the smaller the relative residual
load-carrying capacity. Under conditions of equal relative residual deformation, the relative residual load-carrying capacity of
the base-column impact is lower than that of the mid-column impact, with a more significant decrease in load-carrying
capacity.
Keywords: bridge engineering; damage assessment; RC pier; lateral impact

钢筋混凝土（reinforced concrete, RC）墩柱是桥梁结构中的关键竖向支撑构件，主要承担轴力、弯矩
和剪力。在桥梁结构的全寿命周期中，RC 墩柱除承担的正常服役期间的设计荷载以外，还可能遭遇车
[1]
辆冲击 、轮船冲击 [2] 和爆炸 [3] 等动态荷载。冲击荷载作用会导致 RC 墩柱产生严重损伤甚至失效，进
而引发桥梁结构倒塌。对遭受冲击后的 RC 墩柱的损伤程度进行评估鉴定，对指导提出有效合理的性能
提升措施具有重要工程意义。
目前，对 RC 柱在冲击荷载作用下的动力响应的研究主要采用落锤冲击 [4] 或小车冲击 [5] 等试验方法
[9]
和有限元数值模拟 [6-8] ，对影响 RC 柱动力响应的多个关键因素进行分析。Demartino 等 研究在不同冲击
位置和边界条件作用下 RC 柱的动力响应，并分析其损伤演化规律。刘艳辉等 [10] 利用 LS-DYNA 软件对
不同轴压下 RC 柱的位移时程曲线和冲击力时程曲线进行分析，并针对轴力对构件动力响应的影响进行
机理分析。Sun 等 [11] 采用摆锤冲击试验分析 RC 柱的冲击力时程曲线、位移时程曲线和损伤演变，研究
在不同 RC 柱长细比和配筋率下冲击速度和冲击质量对 RC 柱抗冲击性能的影响。杨孟刚等 [12] 通过水平
冲击试验和拟静力试验研究 RC 墩柱在水平冲击作用下的动力响应以及其剩余承载力，并基于 LS-DYNA
软件探讨冲击质量、冲击速度、轴压比、截面宽度和配筋率等参数对 RC 墩柱的动力响应以及冲击后
RC 墩柱剩余承载力的影响。Abdallah 等 [13] 通过有限元数值模拟方法研究 FRP 加固的 RC 墩柱在车辆碰
撞下的动力响应，并对比 FRP 加固后的墩柱与未加固墩柱抗冲击性能的差异。
除对 RC 柱冲击动力响应分析外，对 RC 柱在冲击作用下的损伤等级、损伤演化规律以及损伤评估
方法亦有研究。陈林等 [14] 在试验基础上，采用冲击力峰值与试件剪切承载力（动态或静态）之比作为指
标，对冲击作用下 RC 柱的剪切损伤状态进行了评估。田力等 [15] 在钢筋混凝土柱粘结滑移模型基础之
上，提出了一种基于竖向剩余承载力的损伤评估准则，用来判定冲击荷载下钢筋混凝土柱的损伤破坏程
度。Zhao 等 [16] 提出了弯曲损伤和剪切损伤的标准，并利用软冲击下 RC 柱抗力动态增加系数建立了快
速损伤评估方法。田雪梅等 [17] 通过分析 RC 叠合柱的破坏形态、冲击力和挠度，提出了损伤程度评价指
标，量化分析了叠合柱的剩余承载力。Zhong 等 [18] 通过分析冲击速度、混凝土强度和 RC 柱截面直径等
参数的影响，提出了受冲击后 RC 柱的剩余承载力计算模型，基于剩余承载力划分 RC 柱在冲击荷载作
用下的损伤等级，并通过冲击质量-冲击速度损伤曲线分析 RC 柱的损伤程度。
目前已有研究对 RC 墩柱在冲击荷载作用下的动力响应和损伤评估进行了一定的探索，但大部分研
究主要集中在柱中部位置冲击，对柱底部位置冲击导致的局部剪切破坏模式研究不足，而在实际工程
中，RC 墩柱的柱底区域受冲击几率远大于柱中区域。因此，需深入研究不同冲击位置下的 RC 墩柱损伤
演化规律和动力响应。其次，目前尚未形成冲击荷载作用下 RC 墩柱的系统损伤评估方法，部分研究采
用基于冲击质量-冲击速度损伤曲线进行评估，但由于构件在遭受冲击后难以获取其遭受冲击时的冲击
质量和冲击速度，在实际应用中存在一定局限性。因此，需要提出一种更加实用的损伤评估方法，为

RC 墩柱在遭受冲击荷载作用后进行快速和高效地损伤鉴定。
本文建立 RC 墩柱冲击精细化有限元模型，通过数值模拟分析冲击位置、冲击速度、冲击质量和轴

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