Page 64 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 王帅帅，等： 数据驱动的箍筋加密钢筋混凝土柱爆炸损伤预测与评估模型 第 11 期

1.3 数值模型验证
研究对象选取框架首层外部中柱，有限元数值模型如图 3 所示。有限元模型中混凝土的密度为
3
3
2 400 kg/m ，轴心抗压强度为 42 MPa，泊松比为 0.2；钢筋的密度为 7 800 kg/m ，泊松比为 0.3，杨氏模量为
207 GPa，失效应变为 0.2；结构首层外部中柱净高为 0.87 m。为了准确模拟柱子的约束，数值模型中建立
了柱头和柱脚，柱头和柱脚采用刚体建模，约束柱脚的全部自由度，约束柱头除轴向自由度外的全部自
由度。柱子顶部施加的初始压力为 2.1 MPa。通过关键字*LOAD_BLAST_ENHANCED 施加爆炸荷载，
该关键字需定义迎爆面、炸药质量、炸药中心点坐标及起爆时间等参数。
数值模拟的 RC 柱中最大位移的时程曲线和试验结果如图 4 所示，有限元模拟结果显示，柱中最大
位移为 11.7 mm，与试验结果 12.4 mm [22] 相差 5.6%。这表明本文所建立的数值模型可以较准确地预测

RC 柱在爆炸荷载作用下的响应。
Column head
12 Experiment [22]
Simulation result
10
Displacement/mm 6
W0.5 ties 8

D1 shear reinforcement D5 vertical
reinforcement
1.07 m 4

0.305 m C4 of 7.1 kg Blast face Concrete 2 0 5 10 15 20 25 30
Column foot
Time/ms
图 3 中柱有限元模型 图 4 跨中最大位移模拟结果与试验结果的对比
Fig. 3 Finite element model of the central column Fig. 4 Comparison of maximum mid-span displacements
between simulation and experiment

2 钢筋混凝土柱爆炸样本数据库

本文构建的数据库共 3 133 个数据样本，其中包含 259 个从文献中获得的数据样本，2 874 个数值模
拟补充的数据样本。
2.1 文献数据
共收集了 259 个文献数据点，其中 253 个数据来自有限元数值模拟，其余 6 个数据来自试验。表 2
概述了本研究收集的数据点的文献来源。收集的实验和数值模拟数据的参数范围如表 3 所示。现有众
多研究中参数呈多样性，表明为探索 RC 柱在各种爆炸荷载下的复杂受力行为已开展了广泛的研究。数
据集中所包含的参数多样性有助于全面分析影响 RC 柱抗爆性能的因素，为后期预测模型的开发提供了
坚实的基础。

表 2 收集的文献数据统计
Table 2 Statistics of collected literature data
方法 数量 年份 来源
数值模拟 9 2018 文献[25]
数值模拟 28 2021 文献[26]
数值模拟 36 2021 文献[27]
试验 4 2022 文献[8]
试验+数值模拟 2+180 2023 文献[10]

111504-5