Page 46 - 《爆炸与冲击》2026年第8期

第 46 卷 徐世烺，等： 超高性能混凝土板在中远距离爆炸载荷下的响应特性 第 8 期

空间随机性，导致同一批材料的力学行为表现并不完全一致，而材料力学行为的随机性在爆炸研究中很
少被重点关注，导致数值模拟结果可能与实际存在偏差。因此，本文将开展以下研究工作：首先进行
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UHPC 单向板在不同比例爆距（0.8、1.0 m/kg ）下的爆炸试验；随后进行未爆和爆后靶板的四点弯曲承载
力试验；对比试验结果与数值模拟结果，验证有限元模型的适用性；通过数值模拟和 SDOF 计算方法，对
不同比例爆距下靶板的跨中峰值挠度进行比较分析；利用高斯分布的自相关随机场建立随机有限元模
型，分析材料性能空间分布不确定性的影响；考虑 UHPC 材料的变异性，分析材料强度离散性与随机场
自相关长度对试验结果的影响。

1 试 验

1.1 UHPC 材料
1.1.1 原材料和配合比
UHPC 材料由普通波特兰水泥（P.O 52.5R）、 表 1 UHPC 材料配合比
硅灰、精细砂（50/100 目）、早强型聚羧酸减水剂 Table 1 Mixing proportions of UHPC kg/m 3
（RHEOPLUS 411）、体积分数为 2% 的钢纤维（长
水泥 硅灰 精细砂 水 减水剂 钢纤维
度 为 13 mm， 直 径 为 0.2 mm） 混 合 配 制 而 成 。
1 000 250 1 100 200 50 180
UHPC 的配合比如表 1 所示。
1.1.2 材料力学性能
根据 JGJ/T 70－2009 [24] 和日本土木学会规范 [25] 测试了 UHPC 的抗压强度和抗拉强度，结果显示，
UHPC 的抗压强度为 121.3 MPa，抗拉强度为 9.0 MPa。图 1(a) 为 UHPC 的拉伸应力-位移曲线，图 1(b) 为
数字图像相关技术（digital image correlation, DIC） [26] 分析结果。从图 1(b) 可以看出，UHPC 在拉伸过程中
先出现部分微裂缝，随后逐渐发展为多条主裂缝。
12

10 8

Tensile stress/MPa 6 4

2

0 0.1 0.2 0.3 Strain/10 −3 0 10 20 30 40 50
Displacement/mm
(a) Tensile stress-displacement curves of UHPC (b) Results of DIC

图 1 UHPC 直接拉伸行为
Fig. 1 Direct tensile behavior of UHPC

1.2 试件设计
试验共制作了 4 个试件，其中 2 块 UHPC 板用于爆炸试验，另外 2 块 UHPC 板用于初始承载力试
验。UHPC 单向板的尺寸设置为 1 200 mm×500 mm×100 mm，靶板的几何尺寸和钢筋示意图如图 2 所
示。靶板配筋方式为双层双向配筋，钢筋直径为 10 mm，屈服强度为 400 MPa，弹性模量为 200 GPa，钢筋
在板跨度方向的间距为 100 mm，在板宽度方向上的间距为 200 mm。靶板中拉筋直径为 6 mm，屈服强度
为 300 MPa。靶板的保护层厚度为 15 mm。

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