Page 155 - 《爆炸与冲击》2026年第4期

第 46 卷 刘天豪，等： 落石冲击下地面混凝土垫层对埋地管道的防护作用 第 4 期

−6
下方测点 Y1 处应变最大，为环向拉应变，约 21.39×10 ；管道两侧测点 Y2 和 Y4 应变呈现一致规律，管
道两侧环向先产生压应变，随后回弹产生拉应变，最大应变为测点 Y4 处环向压应变，其值为 10.75×10 ；
−6
底部应变规律与顶部一致，但其应变值最小。对比环向应变与轴向应变可知，管道环向应变大于轴向应
变，管道顶部应变大于两侧和底部应变，说明管道受落石冲击荷载时，管道以环向应变为主，轴向应变为
辅，且顶部应变最大，管道应变沿轴线剖面有对称规律。
测点 Y1、Y5、Y9、Y10 和 Y11 沿管道轴向布置，应变片粘贴于管道顶部内侧，为迎冲击侧应变测
点，沿管道轴向的峰值应变分布如图 9 所示。
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Peak tensile strain/10 −6 8 Cyclic tensile strain Peak tensile strain/10 −6 1 0 Axial tensile strain
16

Axial compressive strain
Cyclic compressive strain
0
−1
−8
Y11 Y9 Y1 Y5 Y10 Y11 Y9 Y1 Y5 Y10
Measurement point Measurement point
(a) Peak cyclic strain (b) Peak axial strain
图 9 实测峰值应变沿管道轴向分布图
Fig. 9 Measured peak strain distribution along the axial direction of the pipe
由图 9 可知，管道最大峰值应变均在测点 Y1，其中最大为峰值环向拉应变，约 21.39×10 ；管道顶部
−6
轴向应变和环向应变均以拉应变为主，符合管道受冲击后正上方测点先受拉后受压的规律，管道的峰值
应变沿管道轴线呈衰减趋势。

2 数值模型及参数设置

2.1 数值模型
根据现场试验场地条件和布置情况，落石冲击试验沿管道轴线具有对称性。为了简化计算模型，建
立 1/2 模型，同时在对称面上施加对称约束，数值计算模型如图 10 所示。模型单元采用三维八节点实体

8 800 mm Tongue-and-groove
Concrete bedding layer Impacting body

2 000 mm 100 mm
Silty clya 2 000 mm Steel reinforcement skeleton
1 000 mm
No reflection boundary Concrete pipe 2 000 mm
5 800 mm 1 800 mm

Symmetry constraint z y Rubber ring
x
2 800 mm
图 10 现场落石冲击试验数值模型示意图
Fig. 10 Schematic diagram of the numerical model of the field rockfall impact test

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