Page 270 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 39 卷第 3 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 39 No. 3
2026 年 3 月 Journal of Vibration Engineering Mar. 2026

落石撞击下 RC 墩的动态分析及防护

张 金 ， 张 高 ， 莫洋洋 ， 陈 舸 ， 龙小芳 ， 唐 静 2
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（1. 成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都 610059； 2. 成都建工第七建筑工程有限公司，四川 成都 610055）
摘要: 为探明落石撞击下 RC 墩的响应特征，并提供有效的防护，本文建立 RC 墩及不同质量的落石精细化模型，用于落石撞击
RC 墩的损伤分析；进行了不同配筋率及撞击部位箍筋间距对落石撞击的削弱效果的研究；提出了一种钢壳橡胶复合防护装
置，并与单一钢板防护装置的防护效果进行了对比。结果表明：增加撞击速度、落石质量会使得 RC 墩撞击部位的响应显著增
大，且撞击位置与墩底之间的部位由于剪切应力增大，容易发生明显的剪切破坏。此外，增加配筋率及减小箍筋间距对 RC 墩
损伤的削弱效果显著，然而，在撞击速度较大时，会发生混凝土的严重脱落，使得 RC 墩发生严重损伤。对比单一的钢板防护，
钢壳橡胶复合防护对不同撞击速度的落石防护效果显著，且随着橡胶厚度的增加，防护装置的凹陷深度及撞击坑面积均增加，
说明防护装置吸收的动能也逐渐增大，对 RC 墩的防护也越强；且撞击点位移随时间波动，说明 RC 墩在复合防护装置的保护
下，撞击点混凝土处于弹性状态，未出现混凝土永久性损伤。因此，钢壳橡胶复合防护装置适用于落石灾害多发区域。
关键词: RC 墩； 落石撞击； 箍筋间距； 配筋率； 钢板防护； 钢壳橡胶复合防护
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中图分类号: U443.22； U441 .4 文献标志码: A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202409040

Dynamic analysis and protection of RC piers under falling rock impacts

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ZHANG Jin ， ZHANG Gao ， MO Yangyang ， CHEN Ge ， LONG Xiaofang ， TANG Jing 2
（1.College of Environment and Civil Engineering， Chengdu University of Technology， Chengdu 610059， China；
2.Chengdu Construction Engineering Seventh Construction Engineering Co.， Ltd.， Chengdu， 610055， China）
Abstract: In view of the importance of damage analysis and reinforcement protection of RC piers impacted by falling rocks， this pa⁃
per establishes a refined model of RC piers and falling rocks of different quality for damage analysis of RC piers impacted by falling
rocks. It carries out research on the weakening effect of different reinforcement rates and hoop spacing of the impacted parts on the
impact of falling rocks. A steel shell rubber composite protective device is proposed and compared with the protective effect of a sin⁃
gle steel plate protective device. The results show that： increasing the impact velocity， a falling stone mass will make the RC pier
impact site response significantly increased， and the impact location and the pier bottom of the site between the increase in shear
stress， easy to occur obvious shear damage. In addition， increasing the reinforcement rate and reducing the hoop spacing has a sig⁃
nificant effect on the weakening of RC pier damage； however， when the impact velocity is large， serious dislodging of concrete oc⁃
curs， causing serious damage to the RC pier. Compared with a single steel plate protection， steel shell rubber composite protection
for different impact speed of falling rock protection effect is significant， and with the increase of rubber thickness， the depth of the
depression of the protective device and the area of the impact crater are increased， indicating that the kinetic energy absorbed by the
protective device is also gradually increased， the stronger the protection of the RC pier； and the displacement of the impact point
fluctuates with time， indicating that the RC pier in the composite protective device protection， the impact point of the concrete in
the elastic state， there is no permanent damage to the concrete. Therefore， the steel shell rubber composite protective device is suit⁃
able for rockfall disaster-prone areas.
Keywords: RC pier；rockfall impact；hoop spacing；reinforcement rate；steel plate protection；steel shell rubber composite protection

随着山区经济和基础设施的发展，RC 墩被广 击倒塌，造成交通中断，严重影响了灾区救援时间。
泛使用在公路桥梁建设中，但山区地质复杂，落石灾 因此，有必要对落石撞击 RC 墩进行分析研究。
害频发。落石具有的随机性、频发性、强破坏性等特 目前，针对落石撞击 RC 墩具有实际可行性的
性 ［1⁃5］ ，严重威胁到人们的出行安全 ［6⁃7］ 。2008 年 5 月 方法较少，在落石撞击下，RC 墩的力学性能取决于
12 日，四川汶川内彻底关大桥被地震引起的落石撞 落石的动力学特征和物理属性、墩的尺寸与高度、落

收稿日期: 2024-09-19； 修订日期: 2024-10-24
基金项目: 四川省重点研发计划项目（2024YFTX0037）