Page 125 - 《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

了远场爆炸荷载的加载方法，进而分析了双柱桥墩构件和整体结构的远距离爆炸破坏特性。然而，该加
载方法假定粒子速度与正超压具有相同的持续时间，从而对爆炸荷载进行了近似，因此对于爆炸冲击波
引起的动压的考虑存在一定局限。除了简支梁桥，连续梁桥也是城市桥梁的典型结构形式，由于受力特
性的不同，其必然与简支梁桥有着不同的远距离爆炸响应特征，然而相关研究未见报道。
总体而言，对于桥梁结构在远距离爆炸作用下的响应特性和破坏机理的认识目前尚不系统，亟需进
一步深入。因此，本文对城市连续梁桥结构在远距离爆炸作用下的动力响应和破坏过程进行探究。首
先，采用 LS-DYNA 高效实现对考虑真实动压作用远距离爆炸荷载的加载；然后，以典型城市连续梁桥为
原型建立桥梁结构精细化数值计算模型，考虑爆炸距离、当量以及爆炸冲击波入射角度等不同因素，通
过流固耦合计算深入分析连续梁桥的响应特性和破坏机理。以期进一步加深对城市桥梁结构爆炸响应
和破坏的认识，同时为城市桥梁结构爆炸毁伤和防护研究提供参考。

1 数值计算方法及验证

1.1 远距离爆炸荷载加载方法
对于结构的近距离爆炸响应，可采用直接模拟法 [7, 9] 、荷载映射法 [14] 以及 LBE (load blast enhanced) 法 [6]
进行模拟。其中，直接模拟法和荷载映射法属于流固耦合方法，均需建立包含整个冲击波传播距离的流
体域，以准确模拟荷载传递及其与结构的相互作用；针对远距离爆炸，存在因爆炸距离远而导致的模型
规模大和计算代价高的问题。LBE 法通过理论公式直接计算作用于结构面的爆炸荷载 [20] ，无需建立流
体域，但无法模拟爆炸冲击波与结构的相互作用过程，不适用于如桥梁等复杂结构的爆炸响应计算。鉴
于这些特征，在 LS-DYNA 中结合 LBE 法和流固耦合算法，对远距离爆炸荷载进行加载，实现远距离爆
炸场景下结构响应的流固耦合计算。通过在结构周围建立一定范围的流体域，采用 LBE 法将爆炸冲击
波加载于流体域入口，由流体域实现荷载与结构的相互作用。该方法即避免了对冲击波整个传播距离
的建模，又保证了桥梁结构所受荷载的真实性，在具有高计算精度的同时还减小了模型规模，可有效提
高计算效率 [21-23] 。另外，通过对流体域划分规则的六面体网格，结合 LS-DYNA 中最新开发的 S-ALE
(structure arbitrary Lagrangian-Eulerian) 网格技术，可进一步提高建模和计算效率，保证该方法在工程应用
中的优越性。需要指出的是，LBE 加载方法适用于爆炸冲击波在传播路径上不受明显地形起伏或建筑
物遮挡影响的开阔场地场景。对于存在复杂地形、密集建筑或显著传播阻隔条件的情况，该方法在映射
过程中无法考虑冲击波的绕射和反射效应，在此类场景下仍需采用包含完整传播路径的直接模拟方法
进行分析。
远距离爆炸荷载加载方法如图 1 所示，其主要实现过程如下：首先，通过 S-ALE 网格的坐标、密度、
网格渐进比率等参数输入，建立局部流体域；其中，根据孙晓颖等 [24] 对不同建筑类型流体域范围的研究
Ambient Structure

L z =2−4h
LBE blast center
h
b L y =2−4b

a
Blast waves L x =4−12h
Floor
图 1 远距离爆炸荷载加载方法示意图
Fig. 1 Schematic diagram of the far-field blast loading method

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