Page 146 - 《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


1−[−0.589×(340δ R ) −0.136 0 +1.622] n = 0.2

N R = 1−[−0.697×(340δ R ) −0.113 4 +1.738] n = 0.3 (10)

 −0.045 8
1−[−2.064×(340δ R ) +3.082] n = 0.4
缺少轴压比信息时，不同冲击位置条件下，损伤拟合公式为：
® −0.134 5
1−[−0.691 4×(340δ R ) +1.658] Mid
N R = (11)
1−[−0.712×(340δ R ) −0.112 3 +1.751] Bottom
3.3 损伤评估方法应用
冲击位移时程曲线是 RC 构件冲击响应的关键指标之一，目前研究主要集中在构件遭受冲击后的位
移峰值上。但位移峰值为在冲击过程中构件达到的最大变形量，并不直接反映冲击后构件的状态。残
余位移则是指冲击过后，构件稳定下来的永久变形量，它直接体现了构件因冲击而产生的不可逆损伤。
因此，在评估构件损伤情况和抗冲击能力时，残余位移往往比位移峰值更具有代表性。在有限元模拟
中，可通过位移曲线获取残余位移。在实际应用中，残余位移的获取需先确定冲击位置点，为了避免混
凝土压碎剥落的情况而导致测量出现误差较大的现象，冲击位置点选用柱遭受冲击的背面，获取柱体被
冲击之前冲击位置点，柱体被冲击后冲击位置点处于稳定状态下的位置，稳定状态下冲击位置点的位置
不再移动，两者间的距离则为残余位移。在已知 RC 墩柱残余位移条件下，可通过式 (4) 得到相对残余
位移。
如果已知 RC 墩柱的轴压比和冲击位置，可通过式 (9) 和式 (10) 对 RC 墩柱进行损伤评估。当已知
冲击位置但难以获取轴压比信息时，可通过式 (11) 对 RC 墩柱进行损伤评估。值得注意的是，本文提出
的损伤评估方法主要适用于轴压比在 0.2～0.4 之间，且冲击位置为柱中冲击（产生弯剪破坏）或柱底冲击
（剪切破坏）的 RC 墩柱，其它工况需要进一步验证。

4 结 论

本文建立了 RC 墩柱的精细化有限元模型，系统分析了侧向冲击荷载下的动态响应和损伤特征。通
过参数化研究，探讨了冲击速度、冲击质量和冲击位置对 RC 墩柱力学性能的影响，并基于剩余承载力
和残余位移提出了一种损伤评估方法，结论如下。

(1) RC 墩柱在柱中位置遭受冲击主要表现为弯剪破坏，而柱底位置遭受冲击主要表现为局部剪切
破坏。相同冲击能量作用下，墩柱在柱底遭受冲击产生的损伤程度大于柱中冲击。
(2) 随着冲击速度和冲击质量的增加，冲击力峰值、冲击力持时、位移峰值和残余位移显著增大、剩
余承载力显著下降。轴压比对冲击力峰值和位移峰值的影响有限，但对柱中冲击的残余位移产生显著
影响。
(3) 轴压比位于 0.2～0.4 区间时，在相对残余位移相等的情况下，RC 墩柱在柱底冲击时的相对剩余
承载力比柱中冲击小，损伤程度更高。
(4) 提出了一种基于残余位移和剩余承载力的损伤评估方法，并建立对应的映射关系与分析流程，
该评估方法只需获取 RC 墩柱的残余位移、截面几何尺寸、轴压比和冲击位置即可快速评估 RC 墩柱遭
受冲击后的承载功能和损伤状态。
值得注意的是，本文提出的 RC 墩柱冲击损伤评估方法仅适用于柱中冲击和柱底冲击两种情况，且
轴压比范围限定在 0.2～0.4。针对不同冲击位置、轴压比以及 RC 墩柱的长细比、配筋率和配箍率等关
键设计参数对损伤演化的耦合作用规律，仍需在未来研究中进一步深入探讨与验证，以更精准地评估

RC 墩柱在侧向冲击作用下的损伤程度。同时，尽管本文通过多组有限元模拟与文献试验数据验证了模
型和损伤评估方法的可靠性，但未来仍需结合原位冲击试验与剩余承载力加载试验，并引入实际工程数
据对评估方法进一步校验与修正，以提升其适用性和准确性。

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