Page 144 - 《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

4 000 4 000
Impact velocity is 5 m/s
3 500 Mid-column impact 3 500
3 200 2 660 Base-column impact 3 000 2 690 2 670
Residual bearing capacity/kN 2 500 1 331 2 350 1 520 1 060 Residual bearing capacity/kN 2 500 1 490 1 560 1 630
3 000
2 750
2 380
2 000
2 000
1 860
1 500
1 500
949
1 170
1 000
500
500 1 057 912 717 665 637 594 881 1 000 Mid-column impact
Base-column impact
451
0 0
300 500 700 900 1 200 1 400 0.2 0.3 0.4
Mass/kg Axial compression ratio
图 19 冲击质量对剩余承载力的影响 图 20 轴压比对剩余承载力的影响（冲击速度为 5 m/s，
（冲击速度为 5 m/s） 冲击质量为 600 kg）
Fig. 19 Effect of impact velocity on residual bearing Fig. 20 Effect of axial compression ratio on residual
capacity with the impact velocity of 5 m/s bearing capacity with the impact velocity of 5 m/s
and impact mass of 600 kg

3.2 相对残余位移与相对剩余承载力的映射关系
RC 墩柱在遭受冲击荷载作用后，其竖向承载能力降低，当承载能力下降至临界阈值时，结构将丧失
承载功能。RC 墩柱冲击后损伤程度与竖向承载能力损失程度呈正相关关系，传统损伤评估通过测定受
损后的 RC 墩柱的剩余承载力来量化其损伤程度。然而，RC 墩柱遭受侧向冲击后，实施原位剩余承载力
静压测试存在显著困难，测试过程不仅耗时费力，还会导致墩柱不可逆破坏。
相比之下，冲击点背面的残余位移作为 RC 墩柱在冲击后形变的重要指标，不仅能直观反映墩柱的
损伤程度，且相对容易获取、无需拆卸墩柱。因此，为了更高效地评估 RC 墩柱在冲击作用下的损伤程
度，本文将残余位移与剩余承载功能进行映射关联，通过残余位移得到剩余承载力，进而判定墩柱在冲
击作用下的损伤程度，实现快速损伤评估。
为了建立冲击作用后 RC 墩柱的残余位移与剩余承载力之间的关系，本文引入了相对残余位移 δ R
N R ，即对残余位移和剩余承载力进行无量纲化处理：
和相对剩余承载力
δ R = δ/d (4)

(5)
N R = N cr /N u
式中：δ 为 RC 墩柱受冲击后的残余位移，d 为柱的截面直径， N u 为墩柱的设计轴压承载力， N cr 为墩柱的
剩余承载力。墩柱的设计轴压承载力计算公式为：
′
′
N u = ϕ( f A+ f A ) (6)
y
s
c
2 ′ 为全部纵向钢筋的截面
式中： ϕ 为稳定系数； f c 为混凝土轴心抗压强度，MPa； A 为墩柱截面面积，mm ； A s
2 ′ 为纵向钢筋抗压屈服强度，MPa。
y
面积，mm ； f
Shi 等 [23] 提出了一种针对 RC 柱的损伤指标 D c ：
(7)
D c = 1− N cr /N u
该指标通过量化构件在经历冲击后的承载力损伤来评估其损伤程度，这一损伤评估指标得到了广
泛的应用。根据式 (5) 和式 (7)，本文定义的相对剩余承载力 N R 与 D c 之间存在互补的数学关系：
(8)
N R = 1− D c

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