Page 172 - 《爆炸与冲击》2026年第4期

第 46 卷 吴 昊，等： 落石冲击框架T梁式RC棚洞损伤破坏评估 第 4 期

2.3 EPE 垫层落石冲击试验
王东坡等 [24] 开展了落石冲击 EPE 垫层试验，其中 EPE 垫层截面尺寸为 1 m×1 m，厚度为 0.3 m，
RC 板截面尺寸为 1.5 m×1.5 m，厚度为 0.2 m，底部的混凝土支柱截面尺寸为 0.2 m×0.2 m，高度为 0.4 m。
落石为直径 0.2 m 的花岗岩球体，冲击速度为 6.26 m/s，试验布置如图 7(a) 所示。有限元模型如图 7(b) 所
示，EPE 垫层材料模型及参数见 1.1.2 节，混凝土支柱底部施加固定约束。图 7(c) 和 (d) 分别给出了落石
冲击力和支座反力时程曲线，可以看出，数值模拟预测结果与试验数据吻合很好，落石冲击力和支座反
力峰值误差分别仅为 1.7% 和 5.8%。

Rockfall
Test 1 m
device EPE cushion
RC slab
0.2 m
0.3 m
Steel Rockfall
trusses
0.4 m

0.2 m
Steel Support 1.5 m
trusses Concrete slab
and support
(a) Test setup (b) Finite element model
6 6
4.7 kN Test [24] 4.8 kN 5.1 kN Test [24]
5 4 4.6 kN Simulation 5 4 Simulation
Impact force/kN 3 2 Impact force/kN 3 2

1 1

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
Time/s Time/s
(c) Impact force-time histories (d) Support reaction force-time histories

图 7 EPE 垫层冲击试验 [24] 与数值模拟对比
[24]
Fig. 7 Comparison of EPE cushion impact between test and numerical simulation
3 落石冲击作用下 RC 棚洞损伤破坏分析

3.1 工况设计 表 3 冲击工况
参 考 某 真 实 落 石 灾 害 [ 3 3 ] 中 的 落 石 质 量 Table 3 Impact scenarios
−1
（15 t）和文献 [8] 统计的落石运动速度范围（10～ 工况编号 垫层类型 落石质量/t 冲击速度/(m·s )
42 m/s），选取落石质量为 15 t，速度分别为 10 和 V10-1 无垫层 15 10
25 m/s，开展落石冲击原型框架 T 梁式 RC 棚洞 V10-2 砂垫层 15 10
的数值模拟分析，对比分析无垫层、铺设砂垫层 V10-3 砂-EPE复合垫层 15 10
以及砂-EPE 复合垫层对 RC 棚洞损伤破坏和动 V25-1 无垫层 15 25
态响应的影响。表 3 给出了各设计冲击工况的 V25-2 砂垫层 15 25
相关参数。 V25-3 砂-EPE复合垫层 15 25

045104-9