Page 129 - 《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

K&C 本构模型进行描述，根据文献 [30-32] 修正模型参数，其中 C30 和 C50 的具体参数如表 2 所示。对
于钢筋和预应力筋，均采用 Johnson-Cook 本构模型，钢筋的材料参数与 1.2.2 节参数一致；预应力筋采用

1860 级高强低松弛钢绞线，材料参数参考文献 [35]。

表 2 C30 和 C50 混凝土的材料参数
Table 2 Mechanical properties of C30 and C50 concretes
混凝土强度等级 单轴抗拉强度/MPa λ m a 0m a 1m a 2m
C30 3.2 8.7×10 −5 13.3 0.57 8.4×10 −4
C50 4.2 8.7×10 −5 22.1 0.57 5.0×10 −4
混凝土强度等级 a 0y a 1y a 2y a 1r a 2r
C30 8.4 0.9 2.8×10 −3 0.57 8.4×10 −4
C50 14.0 0.9 1.4×10 −3 0.57 5.0×10 −4

2.2 流体域模型
在流固耦合计算中，流体域的大小对计算精度和效率均有着重要影响。在 RC 板试验验证中，由于
模型尺寸相对较小且单元数量少，可建立足够大的流体域开展计算以保证精度，同时不严重影响计算效
率。然而，在全尺寸桥梁模型中，模型几何尺寸大、单元数量多，需考虑流体域的范围以平衡计算精度和
效率。根据孙晓颖等 [24] 对结构绕流计算中流体域设置的研究，将桥梁模型的流体域尺寸设为 96 000 mm×
109 500 mm×25 000 mm。为保证数值模拟结果的可靠性，对该模型中的空气域进行了网格收敛性分析，
空气材料模型和参数均与 1.2 节相同。计算模型中的桥梁整体结构视为刚体，考虑 1 kt 的 TNT 在垂直距
离桥梁 220 m 处爆炸的场景，对测点 P1～P4 处的爆炸荷载进行分析，如图 6(a) 所示。空气域采用非均匀
网格划分策略，沿各方向按 1～1.5 倍比例逐步细化，共生成 4 套网格方案，其核心区域网格特征尺寸分
别为 150、131、100 和 88 mm，对应网格总数依次为 135 万、178 万、310 万和 461 万。根据式 (3)～(4) 计
算得到点 P1 的理论超压峰值为 0.38 MPa，与 461 万网格的计算结果仅相差 0.4%，因此选取 461 万网格
方案的结果为参考进行不通网格方案下的误差分析。通过对比图 6(b) 的 4 套网格下各测点的压力时程
曲 线 、 峰 值 压 力 及 相 对 误 差 可 知 ， 随 着 网 格 加 密 ， 荷 载 传 播 的 模 拟 精 度 逐 步 提 高 。 当 网 格 数 量 达 到
310 万时，各测点压力峰值基本趋于稳定，相对误差均控制在 2% 以内。因此，综合考虑计算效率，最终
空气域的核心区域网格特征长度确定为 100 mm，网格尺寸范围为 100～800 mm，流体域网格总数为
310 万，流体域模型如图 7 所示。

Non-reflecting boundary
Ambient

P4

P1
z
P2 P3
y

(a) Arrangement of measurement points in the air domain

−4.61 million −3.10 million −1.78 million −1.35 million
085101-7

−5
−10
−15

(c) Peak pressuresand relative errors at Points P1−P4