Page 124 - 《爆炸与冲击》2026年第8期

第 46 卷 李拓亨，等： 远距离爆炸荷载作用下城市连续梁桥的动力响应和破坏机理 第 8 期

tilting of the piers is associated with the direct action of the blast wave and the displacement of the superstructure. Under
perpendicular impact, typical damage modes include wet joint failure, flexural deformation of box girders, crushing damage at
the tops and bases of piers, and bending cracks in bent caps. Under oblique blast loading, torsional deformation of pier columns
is additionally observed in the substructure. A decrease in the impact angle or the scaled distance results in an increase in the
overall damage of the bridge structure. Evaluation based on the proposed weighted damage factor indicates that, compared with
the impact angle, the overall damage of the continuous beam bridge is more sensitive to variations in the scaled distance. The
findings of this study provide useful analytical approaches and mechanistic insights for understanding blast responses and
guiding the blast-resistant design of bridge structures.
Keywords: far-field blast; continuous beam bridge; dynamic response; failure mechanism

桥梁是交通运输体系的重要组成部分，在服役过程中面临着意外爆炸 、恐怖袭击 [2] 和军事冲突 [3]
[1]
等方面的爆炸威胁。一旦桥梁遭受爆炸破坏，不仅导致交通受阻，影响经济发展，严重情况下还将造成
社会恐慌，危害社会稳定。针对桥梁进行抗爆设计，是减弱桥梁爆炸破坏的有效方法。为了认识桥梁在
爆炸作用下的破坏特性，众多学者开展了桥梁关键构件及整体结构的爆炸试验和数值模拟研究，为桥梁
抗爆加固提供了一定参考依据。
在桥梁构件方面，Alsendi 等 建立了钢梁公路桥的桥面结构数值模型并进行了接触爆炸分析，发现
[4]
接触爆炸作用下桥面呈现梁端剪切破坏、跨中弯曲破坏和局部破损 3 种破坏模式。张海鹏等 [5] 对 1/4 缩
尺钢筋混凝土（reinforced concrete，RC）梁开展了大量当量为 45 kg、距离为 1～2 m 的近距离爆炸工况研
究，发现在近距离爆炸下，爆炸冲击波峰值压力高、持时短，单次或二次爆炸后 RC 梁均出现严重的跨中
弯曲和支座局部开裂。周广盼等 [6] 通过当量为 3 kg、距离为 0.4 m 的爆炸缩尺试验对混凝土箱梁的近场
爆炸破坏特征进行了研究，发现箱室顶板底面的混凝土发生大面积剥落，呈现喇叭状冲切破坏特征，并
进一步通过数值模拟对其响应过程进行了探究。马世鑫等 [7] 结合试验和数值模拟，对 RC 柱在接触爆炸
作用下的局部毁伤区域特征进行了分析，认为压缩波是造成墩柱局部破坏的主要原因。针对整体桥梁
结构，Azar 等 [8] 通过建立砌体桥梁结构数值模拟框架，研究了不同的近距离爆炸位置下桥梁的局部破坏
模式和破坏机理。孙金山等 以武汉市沌阳高架桥为原型建立数值模型，分析了箱梁内部爆炸引起的结
[9]
构破坏过程，发现箱梁出现贯穿裂纹，局部破坏严重。Lyu 等 [10] 制备了 RC 箱梁桥的 1/4 缩尺模型，通过
开展爆炸试验探究了桥梁的破坏特性，发现桥面上方接触爆炸对桥梁造成的破坏以局部损伤为主，而桥
梁整体变形非常微小。
在以上桥梁爆炸相关研究中，由于所涉及的爆炸当量较小，因此爆炸距离近，通常在数米范围内。
这类场景下，爆炸荷载作用范围较小且荷载分布不均匀，桥梁构件以及结构主要发生局部响应和破坏 [11] 。
除了小当量的爆炸以外，大当量爆炸也时有发生，例如 2015 年发生于中国的天津港大爆炸 [12] ，2020 年发
生于黎巴嫩的贝鲁特大爆炸 [13] ，爆炸当量均达数百吨 TNT 以上。在这类爆炸场景下，爆炸荷载强度大，
持续时间长，作用范围广，不仅对距离较近的建筑物造成直接破坏，还将对距离爆点上百米的结构产生
影响。对于这种远距离的大当量爆炸，爆炸波阵面更均匀，作用于结构时类似于均匀性加载 [14] 。针对远
距离爆炸场景，Cannon 等 [15] 和 Monk 等 [16] 通过激波管试验对建筑结构的爆炸响应和破坏进行了一系列
研究，包括圆柱壳结构、钢框架和窗户结构等，发现在远距离爆炸荷载作用下，建筑结构倾向于发生整体
性的破坏。Wang 等 [17] 通过数值模拟指出，曲面 SCS 夹层壳在远距离爆炸荷载下出现了整体弯曲，并表
现为结构的整体能量耗散。在桥梁方面，Kong 等 [18] 和 Yuan 等 [19] 均基于有限元模型，针对桥梁墩柱在远
距离爆炸荷载下的动态响应及破坏模式开展了研究；然而，二者的研究均局限于桥梁单一构件（墩柱）层
面，未能将分析拓展至桥梁整体结构的协同响应过程和整体的破坏模式，因此未能从整体视角揭示桥梁
在极端荷载下的失效机理，也无法为现实中桥梁遭遇远场爆炸这类极限荷载事故提供全面的工程参

考。为了探究城市简支梁桥在远距离爆炸荷载下的毁伤动力响应特性，Yang 等 [14] 和 Kong 等 [18] 针对远
距离爆炸荷载传播距离远，导致常规流固耦合模拟计算规模大的问题，通过 AUTODYN 子程序开发提出

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