Page 39 - 《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

表 7（续）
Table 7 (Continued)

工况编号 爆炸位置 爆炸当量/kg 爆炸类型
S7 a—上弦杆侧面 150 单点/接触
S8 a、f—上弦杆侧面 100 两点/接触
S9 a、e—上弦杆侧面和上平联斜杆中心 100 两点/接触
S10 a、e、f—上弦杆侧面和上平联斜杆中心 100 三点/接触

2 模型验证

以徐小东等 [24] 开展的 Q370 钢材材料失效模型参数试验研究为参考，对本文采用的钢材材料本构
和失效参数进行验证；以宗周红等 [27-31] 开展的 U 肋加劲钢板和钢拱爆炸试验为参考，对本文采用的爆炸
分析方法进行验证；以 Momeni 等 [32] 开展的工字钢柱爆炸后剩余承载力计算研究为参考，对剩余承载能
力分析方法进行验证，通过对破坏模式、动态响应特征、残余变形以及剩余承载能力等关键指标的对比
分析，验证本文建立的有限元模型及分析方法的合理性和可靠性。
2.1 试验简介
基于夏比冲击试验 [24] ，验证了 Q370 钢 Johnson-Cook 模型参数（见表 1）的可靠性。选取试验中厚度
t 为 4、5 和 6 mm 的无缺口标准试件和厚度为 6 mm 的Ｖ形缺口试件的夏比冲击试验进行数值仿真
（T1 工况），冲击试验如图 4 所示，冲击能量为 300 J，冲击速度为 5.2 m/s，对应的冲击质量为 22.2 kg。

Pendulum

R=0.25
2 mm
t 55 mm t
10 mm Specimen

Anvil 40 mm Anvil
Standard specimen V-notch test specimen

图 4 标准试件与Ｖ型缺口夏比冲击试验示意图（T1）
Fig. 4 Schematics of standard specimen and V-notch Charpy impact test (T1)

U 肋加劲钢板通过夹支板和螺栓固定于钢框架支撑架上，爆炸试验现场如图 5(a) 所示。加劲钢板
尺寸为 1 500 mm×1 500 mm×8 mm，共设置 4 道厚度为 3 mm 的 U 形加劲肋，肋高 84 mm，上口宽 90 mm，
下口宽 32 mm。加劲肋中心距 240 mm，采用等距布置，并与间距为 1 200 mm 的横向隔板共同形成加劲
体系。图 5(b) 展示了 T2 和 T3 等 2 种爆炸工况，其中，T2 工况采用 1.6 kg 装药，爆距为 25 mm；T3 工况
1/3
采用 5.4 kg 装药，爆距为 877 mm，对应的比例爆距为 0.5 m/kg 。
钢箱拱的计算跨度为 6 000 mm，拱高为 1 200 mm，高跨比为 1∶5，拱轴线采用二次抛物线形。截面
尺寸为 200 mm×300 mm，拱肋板厚 8 mm，内部设置加劲肋，加劲肋高 30 mm，肋宽 3 mm，如图 6 所示。钢

拱通过螺栓与钢基座连接。该试验为接触爆炸（T4 工况），炸药由 2 个 100 mm×50 mm×25 mm 的标准
TNT 药块组成，当量为 0.4 kg，布置于 x=−2 m 处。
此外，为验证本文承载力测定中加载方法的正确性，同时考虑到主要研究对象为拉压杆件，进一步
对文献 [32] 中工字钢柱爆炸后剩余承载力分析工作开展了数值模拟。T5 工况的工字钢柱长 3 600 mm，
翼缘板宽 300 mm、厚 20 mm，腹板高 300 mm、厚 11 mm，如图 7 所示。加载过程分为 4 个阶段：第 1 阶段

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