Page 96 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 吴 平，等： 接触爆炸荷载作用下钢筋混凝土板细观数值模拟及应力波的传播机理 第 9 期

力波与大颗粒骨料相互作用时，易发生反射和衍射，在骨料后方形成拉伸应力集中区，导致靶板 MB-3 背
爆面整体破坏呈现深而窄的形态。对比靶板 MB-1 与 MB-2，靶板 MB-2 背爆面的等效应力大于靶板
MB-1 的，但小颗粒骨料对应力波的耗散速率更快，使得应力波引发的破坏难以向靶板内部深入，因此靶
板 MB-1 背爆面的破坏呈现浅而广的形态。而应力波在中等颗粒骨料中的传播速度适中，且传播深度更
深。尽管靶板 MB-1 与 MB-2 的背爆面层裂坑面积差异较小，但靶板 MB-2 背爆面反射的拉伸应力波能
量更大，且其骨料粒径大于靶板 MB-1 的，导致应力波耗散速率更低，最终表现为靶板 MB-2 背爆面的开
坑深度更大。
4.3 钢筋配筋率
配筋可有效抑制钢筋混凝土板在爆炸荷载作用下的整体性开裂与坍塌破坏。针对配筋参数对钢筋
混凝土板抗爆性能的调控作用，本研究采用细观数值模拟方法，开展了 50 g TNT 炸药接触爆炸工况下不
同配筋配置靶板的损伤破坏规律研究。模拟所用靶板统一设定为厚度 100 mm，混凝土基体细观结构中
骨料体积分数为 40%，骨料粒径区间为 4～40 mm；不同组别靶板的钢筋布置方案存在差异，具体的配筋
形式、钢筋间距及布置位置如图 21 所示。

HPB300Ø6@200 HPB300Ø6@150 HPB300Ø6@100

(a) 0.15% (b) 0.30% (c) 0.44%
HPB300Ø6@50 HPB300Ø6@25

(d) 0.96% (e) 1.92%

图 21 不同配筋率下靶板中钢筋的布置
Fig. 21 Rebar layout of slabs at different reinforcement ratios
图 22 展示了不同钢筋布置下钢筋混凝土靶板内应力波传播，爆炸产生的球形应力波从靶板顶面开
始向下传播。由于混凝土属于砂浆基体与骨料颗粒组成的非均质复合材料，当应力波传递至砂浆与骨

料的界面时，因 2 种介质的波阻抗存在明显差异，应力波会产生复杂的动态响应。一部分应力波会绕过
骨料颗粒发生衍射，导致波前形态发生扭曲，在骨料后方形成应力扰动的阴影区域。另一部分应力波则
在骨料表面发生反射，反射波与入射波相互叠加，进而在骨料表面的局部区域形成应力集中现象。在此
阶段，由于应力波尚未传播至钢筋所在位置，钢筋处于应力波的未作用区域，因此钢筋内部未产生明显
的轴向应力。
当应力波继续向下传播并接触到钢筋表面时，钢筋与混凝土的波阻抗差异更为显著。这种波阻抗
的不匹配会引发应力波的反射与透射行为，一部分应力波被钢筋反射回混凝土内部，另一部分则通过钢
筋与混凝土的界面作用传递至钢筋内部，使得钢筋受到轴向的拉伸作用，轴向拉应力由此产生。此时，
钢筋开始参与结构受力，其变形与应力状态会进一步影响混凝土的应力分布格局。从压应力峰值的传

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