Page 52 - 《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

由于损伤首先发生在结构的薄弱部分，试件 U-0.8 表 3 UHPC 靶板残余承载力的极限荷载和跨中挠度
的损伤沿爆后 2 条较宽的主裂缝继续发展，伴随 Table 3 Ultimate loads and mid-span deflections
产生多条次生裂缝，而试件 U-1.0 的损伤集中在 for residual load capacity of UHPC panels
一条主裂缝。试验的极限荷载及对应的位移如 试件编号 残余极限荷载/kN 初始极限荷载/kN 极限荷载挠度/mm
表 3 所示：试件 U-0.8 的残余极限荷载为 161.7 kN， U-0.8 161.7 177.5 15.28
较 4.2.1 节中初始承载力的平均值下降 7.94%，对 U-1.0 179.9 173.8 13.28
应的跨中位移为 15.28 mm；试件 U-1.0 的残余极
限荷载为 179.9 kN，提高 2.42%，对应的跨中位移为 13.28 mm。值得注意的是，在本研究试验条件下，比
例爆距为 1.0 m/kg 1/3 的靶板（试件 U-1.0）的残余承载力略高于未爆试件。这一现象可能是由于比例爆距
为 1.0 m/kg 1/3 时，爆炸损伤相对较轻，较低的爆炸荷载使 UHPC 基体中的气孔、微裂缝等被压实，内部结
构致密化，降低了材料的孔隙率，提升了材料的密实度和整体性，提高了靶板的承载能力。鞠杨等 [41] 在
钢纤维混凝土的低应变动态试验中也发现类似效果，并称此现象为“锻炼效应”。然而，由于样本量有
限，这一现象的普遍性仍需进一步验证。爆炸使 UHPC 靶板产生残余位移，残余极限荷载的跨中位移减
小，而试件 U-1.0 的损伤集中在一条主裂缝，跨中位移进一步减小。综上，UHPC 靶板爆后依然有优异的
承载能力和变形能力，而比例爆距为 1.0 m/kg 1/3 时性能更优。
4.3 数值分析结果与讨论
4.3.1 确定性数值模型
图 13 对比了试件 U-0.8 和 U-1.0 的试验与数值模拟结果。模拟得到的损伤云图显示，试件 U-0.8 表
现出典型的弯曲损伤特征，未出现层裂或剥落，试件整体保持完整，背爆面裂缝主要集中在跨中部分，沿
纵筋方向轻微发展，与试验观测吻合较好。但模拟结果中试件的裂缝延伸到了迎爆面，表现出更高的损
伤程度。试件 U-1.0 同样表现出弯曲损伤模式，且试件整体完整，但损伤面积和损伤程度均明显小于
试件 U-0.8。综合比较，CSC 模型可以有效描述在中远距离爆炸荷载下 UHPC 的动力响应。

Test Simulation

Lateral view

Back view

(a) U-0.8
Lateral view

Back view

(b) U-1.0

图 13 确定性有限元模型模拟结果
Fig. 13 Simulation results of the deterministic finite element model
4.3.2 随机数值模型
图 14 显示了 3 个随机场的随机数值模型模拟结果，整体失效模式与确定性数值模型的模拟结果相
似，表现为典型的弯曲损伤特征。然而，不同模型间的损伤分布存在显著差异，这种差异归因于材料属
性的空间随机性。另外，采用随机数值模型计算得到的损伤分布较分散，这一现象与试验结果高度吻
合，突出了随机数值模型在分析复杂力学行为方面的显著优势和优越性。

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