Page 139 - 《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

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1 200 Test 1.2 Test FEM Effective
1.0
1 000
Impact force/kN 800 Height/m 0.8 plastic strain
FEM
2.000
600
0.6
1.996
0.4
400
1.992
0.2
200
1.988
1.984
0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 1.980
Time/ms Displacement/mm
(a) Comparison of impact force time history (b) Displacement comparison (c) Comparison of failure modes
图 7 柱底冲击响应对比
Fig. 7 Comparison of impact responses of column impacted at base
2 冲击荷载下钢筋混凝土柱的参数化研究
2.1 参数化算例列表
本小节分析冲击速度、冲击质量、轴压比和冲击位置对 RC 墩柱损伤状态的影响规律，RC 墩柱的几
何尺寸和配筋信息如图 1 所示。模拟构件的编号形式为 M-2-600-0.2，其中：首字母代表冲击位置（M 表
示冲击位置为中部，即冲击位置中心点高于墩柱基础上表面 1 100 mm；B 表示冲击位置为底部，即冲击位
置中心点高于墩柱基础上表面 600 mm），2 代表冲击速度为 2 m/s，600 代表冲击质量为 600 kg，0.2 为轴
压比。以冲击速度作为变量时，冲击速度参数取值分别为 2、3、4、5、6、7、8、9 和 10 m/s，冲击质量固定
为 600 kg。以冲击质量作为变量时，冲击质量参数取值分别为 300、400、500、600、700、800、900、1 000、
1 100、1 200、1 300、1 400 和 1 500 kg，冲击速度固定为 6 m/s。轴压比参数取值分别为 0.2、0.3 和 0.4。
2.2 破坏形态
破坏形态是构件遭受冲击作用后最直观反映构件损伤状态的重要特征，图 8、图 9 和图 10 中分别揭
示了不同冲击位置条件下，不同冲击速度、冲击质量和轴压比对 RC 墩柱破坏形态的差异化影响规律。
在柱中位置受到冲击时，在冲击点背面和靠近柱底的冲击侧，混凝土受拉区域迅速出现较明显的水平弯
曲裂缝。如图 8(a) 所示，随着冲击速度的增大，水平弯曲裂缝逐渐转变为斜向裂缝，RC 墩柱的破坏模式
由 弯 曲 破 坏 转 为 弯 剪 破 坏 ， 柱 底 区 域 因 应 力 集 中 效 应 损 伤 加 剧 ， 破 坏 更 加 显 著 。 当 冲 击 速 度 达 到
10 m/s 时，柱中区域出现大范围的混凝土损伤破坏。如图 8(b) 所示，当柱底位置受到冲击时，低速冲击
主要导致冲击点背面的混凝土损伤。随着冲击速度的增加，弯剪斜裂缝开始出现。因为柱底与底座的
固定连接，冲击引起的应力集中导致柱底遭受严重的局部破坏。相较于柱中区域，柱底的集中损伤现象

Effective Effective

Impact plastic strain plastic strain
direction 2.0 2.0
1.6 Impact 1.6
1.2 direction 1.2
0.8 0.8
0.4 0.4
0 0
M-2-600-0.2 M-4-600-0.2 M-6-600-0.2 M-8-600-0.2 M-10-600-0.2 B-2-600-0.2 B-4-600-0.2 B-6-600-0.2 B-8-600-0.2 B-10-600-0.2

(a) Mid-column impact (b) Base-column impact

图 8 冲击速度对破坏形态的影响
Fig. 8 Effect of impact velocity on failure mode

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