Page 173 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 樊元帅，等： 压弯与撞击耦合作用后圆端形钢管混凝土柱的剩余力学性能 第 7 期

拟值的对比，二者比值的平均值 μ 分别为 1.04 和 0.92，对应的标准差 S 分别为 0.03 和 0.01。整体上看，
该模型能较好地预测圆端形钢管混凝土柱在撞击下的动态响应和撞后剩余承载力。

60 2 000

+15% 1 500 +15%
50
Experimental results/mm 40 μ=0.92 Experimental results/kN 1 000 μ=1.04
−15%
−15%
30
20
500
10

50
0 10 20 30 40 S=0.01 60 0 500 1 000 1 500 S=0.03 2 000
FE results/mm FE results/kN
(a) Mid-span residual deflection [26] (b) Residual bearing capacity

图 11 撞击后残余挠度 [26] 和剩余承载力的实验值与模拟值的对比
[26]
Fig. 11 Comparison of mid-span residual deflection and residual bearing capacity of post-impact specimens
between test and finite element model

3.3 约束效应分析 5
采 用 验 证 后 的 有 限 元 模 型 获 取 典 型 试 件 1 5 2 2
L-0.1-0.5-7 的接触应力，以分析外钢管对核心区 4 4 4
混凝土的约束作用，图 12 展示了不同节点处接
触应力与跨中位移的关系。接触应力的大小反 3
映了钢管与混凝土间相互作用的强度，较高的接 Contact stress/MPa 2
触应力能够增强混凝土的侧向约束，从而提高构
件的承载力。由图 12 可见，随着跨中位移的增 1
大，试件的测点 4 和 2（对应圆端部分）的接触应
力迅速上升后趋于平稳，而测点 1 和 5（对应矩形
0 1 2 3 4 5 6 7
部分）的接触应力较小。这表明圆端部分钢管对 Mid-span displacement/mm
混凝土起到了较好的约束作用，而矩形部分钢管
图 12 不同节点处接触应力与跨中位移的关系
的约束作用较弱。 Fig. 12 Relationship between contact stress and mid-span
3.4 撞后混凝土塑性应变与机理分析 displacement at different nodes

基于数值模拟结果，试件 L-0.1-0.5-7 和 L-0.3-0.5-7 的撞后内部混凝土的最大主应变分布如图 13 所
示。撞击作用下，圆端形钢管混凝土柱产生横向弯曲变形，使得受拉侧混凝土的拉应力显著增大。当拉

Stress/MPa Stress/MPa

50.500 52.640
29.010 29.050 Stress concentration
23.760 Stress concentration 23.860
18.500 18.670
13.250 13.480
7.994 Flexural crack 8.293 Flexural crack
2.739 3.105
(a) Specimen L-0.1-0.5-7 (b) Specimen L-0.3-0.5-7
图 13 试样 L-0.1-0.5-7 和 L-0.3-0.5-7 中混凝土的应力和应变分布
Fig. 13 Strain and stress distributions of internal concrete in specimens L-0.1-0.5-7 and L-0.3-0.5-7

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