Page 33 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

第 46 卷 杜晓庆，等： 接触爆炸作用下钢桁梁桥的破坏模式与剩余承载力 第 6 期

charge weight for side explosion on upper chord increases from 25 kg to 150 kg, the reduction in residual bearing capacity of
the entire bridge increases from 8.8% to 33.4%. Taking the ratio of bearing capacity loss to the ultimate bearing capacity of
intact bridge as the damage index, a quantitative relationship between the entire bridge damage index and the explosive charge
weight is established. (3) Under multi-point explosion scenarios, the damage factor increases to 0.452, indicating the structural
redundancy and residual bearing capacity are significantly reduced compared with those under single-point explosion
conditions.
Keywords: steel truss bridge; contact explosion; failure mode; residual bearing capacity; multi-point explosion

铁路桥梁作为关键交通基础设施之一，在经济发展和战略布局层面都具有重要地位。其中，钢桁梁
桥凭借其轻量化、承载能力强以及对列车动荷载缓冲性能优异等独特的结构优势，成为了铁路工程建设
中的优选桥型，同时也是战时重点打击目标。例如，俄乌冲突中，克列缅丘格铁路大桥的损伤破坏程度
[1]
对保障铁路物资运输的安全稳定运行有重要影响 。此外，随着无人机技术的快速演变及其在现代军事
冲突中的高频应用 [2-4] ，针对交通枢纽设施的打击方式正逐渐演变为当代战争的新范式。在面对无人机
（群）打击时，钢桁梁桥中杆件损伤破坏与整桥剩余承载性能的关系尚不明确。因此，开展接触爆炸作用
下钢桁梁桥的破坏模式与剩余承载能力研究具有重要意义。
近年来，国内外学者针对梁桥在爆炸荷载作用下的动力响应与防护措施开展了一系列研究。娄凡 [5]
和院素静等 [6] 为研究爆炸荷载下预应力混凝土连续 T 梁桥的抗爆性能，开展了 1/5 缩尺模型的近场爆炸
试验和数值模拟研究，系统分析了不同爆炸位置对梁桥动力响应、破坏模式及损伤程度的影响。结果表
明：跨中桥面爆炸主要引发局部冲切破坏，其中，中梁跨中爆炸时的主梁损伤最严重，而桥下爆炸则易导
致墩底冲剪破坏。Ma 等 [7] 基于 FEMA（federal emergency management agency）规定的 3 种威胁等级，分析
了典型四跨钢筋混凝土梁桥在桥下与桥上爆炸作用下的破坏模式和动力响应，发现桥下爆炸可诱发墩
底局部剥落、整桥倒塌等 9 种破坏模式，而桥上爆炸则表现为 8 种局部破坏模式，并提出了针对手提箱
炸弹与轿车炸弹的最小安全距离。王子国等 [8] 开展了爆炸作用下预应力 T 梁桥桥面板局部损伤的快速
评估数值模拟分析，发现爆炸位置、桥面板厚度、横隔板间距、TNT 当量及比例爆距等因素对桥面破口
横向尺寸的影响显著，并提出了以破口横向尺寸为损伤指标的快速评估公式，用于预测爆炸后桥梁的通
行能力。
在钢桁梁桥方面，李家辉等 [9] 针对两跨钢桁梁桥，开展了桥面在 1～23 kg 箱包炸弹爆炸荷载作用下
的动力响应和生存能力评估的数值模拟研究，根据破坏程度将钢桁梁桥的破坏模式分为 3 类，明确了两
跨连接处为抗爆薄弱部位，并基于爆炸后的桥梁应力、挠度及冲击系数对其生存能力进行了评估。王万
月等 [10] 开展了 1/16 缩尺的钢桁梁桥桥面 2 发炸药（116.68 g TNT）爆炸试验及数值模拟分析，发现钢桁梁
桥在近爆作用下以局部破坏为主，2 发炸药的起爆顺序及时间间隔对桥梁变形有显著影响，且第 2 发起
爆药柱位置的变形对爆炸顺序更敏感。Li 等 [11] 采用非耦合方法，对 I-35W 大跨度钢桁梁桥在桥面以上
不同爆炸荷载作用下的动力响应和损伤模式进行了数值模拟分析，发现爆炸荷载下桥面板以局部破坏
为主，且损伤范围随爆炸当量的增加而显著扩大；钢桁梁桥杆件在爆炸间接作用下可能出现屈服、局部
屈曲及断裂，且损伤从次要杆件向主要承重杆件扩展。Reyes-Suárez 等 [12] 基于实际铁路钢桁梁桥设计
了 1/3.5 缩尺模型，采用移除杆件法对 9 种不同关键杆件的失效开展了试验和数值模拟研究，系统分析了
钢桁梁桥在关键杆件失效后抗力机制的形成与演化规律。结果表明：钢桁梁桥在任一主要杆件失效后，
可通过 6 种基本次级抗力机制形成替代传力路径，从而避免结构连续倒塌；受损桥梁仍具有较高的剩余
承载力，可达工作荷载的 1.8～3.0 倍；失效杆件的初始受力状态对整体破坏模式有显著影响，受压杆件失
效易引发脆性破坏，受拉杆件失效则导致延性破坏。
此外，许多学者针对桥梁构件在爆炸荷载作用下的响应特性开展了相关研究。Remennikov 等 [13] 对
方钢管柱在爆炸荷载下的响应特性开展了试验与数值模拟研究，发现在近场爆炸条件下，空心方钢管柱
呈现整体大变形弯曲和局部破裂的破坏模式。余洋等 [14] 结合试验与数值模拟研究了不同壁厚方钢管在

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