Page 279 - 《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 879

置下的 RC 墩损伤（具体工况如表 4 所示）。

表 4 工程概况
Tab. 4 Overview of each working condition
工况 钢板厚度 Q/m 工况 橡胶厚度 W/m
Z1 0.01 Z5 0.1
Z2 0.015 Z6 0.2
Z3 0.02 Z7 0.3
Z4 0.025
图 16 不同配筋率下纵筋中的应力 注：各 工 况 下 RC 墩 高 度 均 为 7 m，落 石 质 量 为 7.10 t，配 筋 率 为
Fig. 16 Stress in longitudinal bars with different reinforce⁃ 1.2%，箍筋间距为 0.15 m，撞击速度均为 10、15 和 20 m/s。
ment ratio
4. 1 钢板防护下 RC 墩的损伤模式

为 研 究 在 钢 板 防 护 下 桥 墩 的 损 伤 模 式 ，图 17
4 RC 墩防护装置的研究 展示了落石撞击钢板防护的 RC 墩时的应力传播。

当 时 间 T=0.0378 s 时 ，落 石 与 钢 板 接 触 并 发 生 碰
第 3 节旨在探究配筋参数对 RC 墩抗撞击性能的 撞 ，撞 击 点 出 现 应 力 集 中 ；T=0.0403 s 时 ，撞 击 持
影响，通过改变配筋率与配筋间距，分析了各参数对 续进行，撞击坑直径逐渐增加，此时，落石撞击 RC
结构损伤的抑制作用，发现在撞击速度较小时，这两 墩 的 应 力 沿 撞 击 点 向 RC 墩 的 顶 部 与 底 部 扩 散 传

种方法都有着显著的作用，但增加撞击速度，RC 墩 播 ；T=0.0668 s 时 ，落 石 撞 击 结 束 ，此 时 钢 板 上 撞
还是会发生严重损伤，因此为减小实际灾害中 RC 墩 击坑直径为 0.372 m，且 RC 墩底部及撞击部位混凝
被撞坏而带来的灾害影响，本节对比了不同防护装 土脱落。

图 17 落石撞击下钢板的应力传播（Q=0. 015 m，V=20 m/s）
Fig. 17 Stress propagation in steel plates under falling rock impacts（Q=0. 015 m，V=20 m/s）

此外，钢板也出现了不同程度的损伤。图 18 展 整 体 来 说 ，钢 板 防 护 对 落 石 撞 击 的 防 范 效 果
示了撞击速度为 20 m/s 时，不同厚度钢板的破坏状 显 著 。 图 19 为 不 同 厚 度 钢 板 下 RC 墩 的 损 坏
态。从整体上看，随着钢板厚度的增加，应力呈现递 状态。
减的趋势，这说明越厚的钢板对落石撞击能量的消 从图 19 撞击速度为 20 m/s 时的 RC 墩损伤中
耗越强。从细节上看，当钢板厚度为 0.01 m 时，钢 可以看出，在落石撞击下，仅存在撞击部位混凝土损
板被落石穿透，穿透口宽 0.26 m，高 0.43 m。随着钢 伤。可以看出，钢板防护下 RC 墩没有损伤的面积
板厚度的增加，钢板未被落石穿透，且撞击坑的面积 要少于没有保护措施的 RC 墩，因为钢板防护的传
逐渐减小。需要指出的是，钢板厚度从 0.015 m 到 力作用将落石撞击力转化为钢板与 RC 墩之间的表
0.025 m，撞击坑宽度均为 0.4 m 左右，这与图 17 中 面接触力，从而产生更大的接触力有效面积，而没有
应 力 沿 撞 击 点 向 RC 墩 的 顶 部 与 底 部 扩 散 传 播 相 防护的 RC 墩直接受到落石的撞击，因此，撞击部位
符合。 发生大面积混凝土脱落。此外，钢板防护下 RC 墩