Page 275 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 3 期 张 金，等： 落石撞击下 RC 墩的动态分析及防护 875

过对比图 5（c）不同撞击高度的响应峰值，在后续试 得更加严重。具体来说，当 M=0.26 t 时，由于此时
验中可以用撞击点的位移和撞击截面的弯矩来描述 落石的撞击能量较小，仅墩底出现轻微损伤；当 M=
RC 墩的最大结构响应。 2.10 t 时，墩底混凝土出现局部破坏，并且墩顶出现
局部应力集中；当 M=7.10，16.70 t时，墩底出现大规
2. 2 不同落石质量下 RC 墩的损伤模式
模混凝土脱落 ，且发生剪切破坏 ；而当 M=32.60 t
图 6 比较了不同落石质量下的 RC 墩损伤状态， 时，墩底混凝土已经完全被撞坏，且部分钢筋发生断
随着落石质量的增加，RC 墩的撞击面混凝土损伤变 裂，墩顶横梁也出现大规模损伤，RC 墩完全失稳。

注：等效塑性应变是指应变与失效临界塑性应变的比值。
图 6 不同落石质量下 RC 墩的损伤模式
Fig. 6 Damage patterns of RC pier with different rockfall mass
为进一步研究落石质量对 RC 墩截面响应的影 石质量的增大会导致 RC 墩中更混凝土参与累积损
响，图 7 对比了不同落石质量作用下 RC 墩撞击部位 伤过程，从而调动更大部分的结构截面来共同抵抗
的位移及弯矩响应。随着落石质量的增加，截面响 撞击作用。
应逐渐增大，落石质量从 0.26 t 增加到 32.60 t 时，位
2. 3 不同撞击速度下 RC 墩的损伤模式
移响应增加 2.1 倍，弯矩响应增加 36 倍，这意味着落
图 8 为不同撞击速度下 RC 墩的损伤模式。由

图 8 可知，随着撞击速度的增大，撞击面混凝土破坏
变得更加广泛。在撞击速度较小的情况下，撞击部
位通常为混凝土脱落。然而，随着撞击速度增大，撞
击位置与墩底之间的部位由于剪切应力增大，容易
发生明显的剪切损伤，甚至混凝土剥落。例如，在
V=15 m/s 时，RC 墩受到很强的剪应力，并伴有轻
微裂纹的进展及局部损伤。然而，在 V=20，25 m/s
图 7 不同落石质量的撞击截面响应 的情况下，撞击部位会受到落石大冲量的直接撞击，
Fig. 7 Impact cross-section response for different rockfall 导致撞击位置处混凝土完全破坏，并伴随着墩顶横
mass 梁的断裂。

图 8 不同撞击速度下 RC 墩的损伤模式
Fig. 8 Damage forms of RC pier at different impact velocities
对于截面响应而言，随着撞击速度的增大，撞击点 9.22×10 N·m，特 别 是 撞 击 速 度 从 15 m/s 增 大 到
5
的位移显著增大，如图 9所示。当撞击速度从 5 m/s增 20 m/s时，位移增大了 0.42 m，这意味着随着撞击速度
大 到 25 m/s 时 ，位 移 增 大 了 0.79 m，弯 矩 增 大 了 的增大，RC墩需要更多的位移响应来抵消冲击能量。