Page 141 - 《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

2 400 2 400

M-6-300-0.2 M-6-400-0.2 B-6-300-0.2 B-6-400-0.2
2 100 M-6-500-0.2 M-6-600-0.2 2 100 B-6-500-0.2 B-6-600-0.2
M-6-700-0.2 M-6-800-0.2 B-6-700-0.2 B-6-800-0.2
1 800 M-6-900-0.2 M-6-1000-0.2 1 800 B-6-900-0.2 B-6-1000-0.2
Impact force/kN 1 200 M-6-1300-0.2 M-6-1400-0.2 Impact force/kN 1 200 B-6-1300-0.2 B-6-1400-0.2
M-6-1200-0.2
M-6-1100-0.2
B-6-1100-0.2
B-6-1200-0.2
1 500
1 500
M-6-1500-0.2
900
900
600 600
300 300
0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60
Time/ms Time/ms
(a) Mid-column impact (b) Base-column impact
图 12 冲击质量对冲击力时程曲线的影响
Fig. 12 Effect of impact mass on the time history of impact force
对比图 11 和 12 可以发现，当冲击位置发生在柱底部时，冲击力峰值和变化趋势与柱中冲击相似，
柱底冲击的冲击力持续时间会比柱中冲击的短，且柱底冲击的冲击力曲线在经过冲击力峰值后会下降
至零。与柱中区域相比，柱底与底座的固定连接导致该区域约束较强，刚度较大，小车在冲击墩柱后受
到更大的反向力，会被快速弹开。以冲击速度 6 m/s、冲击质量 1 300 kg 为例，柱中冲击的冲击力持续时
间为 58 ms，而柱底冲击的冲击力持续时间为 47 ms。
如图 13 所示，在 0.2～0.4 轴压比范围内，轴压比对冲击力形态和冲击峰值的影响较小。
1 800 1 800

M-6-600-0.2 B-6-600-0.2
1 500 M-6-600-0.3 1 500 B-6-600-0.3
M-6-600-0.4 1 200 B-6-600-0.4
Impact force/kN 900 Impact force/kN 900
1 200

600
600
300 300

0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60
Time/ms Time/ms
(a) Mid-column impact (b) Base-column impact

图 13 轴压比对冲击力时程曲线的影响
Fig. 13 Effect of axial compression ratio on the time history of impact force

2.4 位移时程曲线
对比图 14 和图 15 可知，改变冲击速度和质量会导致不同的位移响应，在较高的速度冲击下发生第
2 次碰撞的几率较低，而大质量冲击下墩柱往往会发生第 2 次碰撞使得位移进一步增大。对比不同冲击
位置，在较低冲击能量作用下，柱中冲击的位移峰值较高，但残余位移较小，这是因为柱中冲击时，柱的
抗侧刚度较小，冲击下会有较大的位移响应，而较低冲击能量引起墩柱损伤较小，冲击后还具有较好的
恢复性能。柱底冲击的位移峰值较小，但残余位移较大，这是因为柱底冲击时柱抗侧刚度更大，且会引
起剪切控制的损伤，较小的变形也会引起明显的损伤。以冲击速度 5 m/s、冲击质量 600 kg 为例，柱中冲
击 的 位 移 峰 值 为 10.28 mm， 残 余 位 移 为 3.93 mm， 而 柱 底 冲 击 的 位 移 峰 值 为 9.70 mm， 残 余 位 移 为
6.81 mm。需要注意的是，当冲击能量过大，墩柱的抗侧刚度不能有效抵抗冲击作用时，位移会持续增
大，即位移曲线持续上升，RC 墩柱在冲击荷载作用下大部分混凝土退出工作，钢筋屈服，此种情况可以
定义为柱倒塌，如图 14(a) 的 M-10-600-0.2 所示。

045102-8