• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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典型爆炸作用下预应力T型梁桥的极限承载力

田钦伍 翟红波 徐其鹏 范瑞军 陈曦

田钦伍, 翟红波, 徐其鹏, 范瑞军, 陈曦. 典型爆炸作用下预应力T型梁桥的极限承载力[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0056
引用本文: 田钦伍, 翟红波, 徐其鹏, 范瑞军, 陈曦. 典型爆炸作用下预应力T型梁桥的极限承载力[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0056
TIAN Qinwu, ZHAI Hongbo, XU Qipeng, FAN Ruijun, CHEN Xi. Ultimate load-bearing capacity of prestressed T-girder bridges under typical explosion loads[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0056
Citation: TIAN Qinwu, ZHAI Hongbo, XU Qipeng, FAN Ruijun, CHEN Xi. Ultimate load-bearing capacity of prestressed T-girder bridges under typical explosion loads[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0056

典型爆炸作用下预应力T型梁桥的极限承载力

doi: 10.11883/bzycj-2026-0056
详细信息
    作者简介:

    田钦伍(2002- ),男,硕士研究生,1643220070@qq.com

    通讯作者:

    翟红波(1987- ),男,博士,研究员,zhaihongbo@qq.com

  • 中图分类号: O383

Ultimate load-bearing capacity of prestressed T-girder bridges under typical explosion loads

  • 摘要: 为明确典型爆炸作用下预应力T型梁桥的极限承载力,解决爆炸后桥梁承载力评估难题,采用“爆炸毁伤-静力加载”两步法,以1:1全尺寸预应力T型梁桥为靶标,开展了大当量爆炸试验和爆炸损伤后多级静力加载试验;根据试验结构破坏状态和挠度响应等数据,构建并校验了预应力T型梁桥精细化数值仿真模型,系统探究了桥面中心接触爆炸、桥面中心爆炸叠加梁间内爆、双侧梁间内爆3种典型爆炸工况下桥梁的极限承载力。结果表明:接触爆炸桥梁主要发生桥面破孔及塑性变形;梁间内爆除桥面发生层裂破碎外,T梁腹板及横隔梁发生侧凸、混凝土崩塌破坏;3种典型爆炸破坏状态中,桥面中心爆炸后叠加梁间内爆,极限承载力衰减最严重;合理选择荷载位置可有效规避爆炸损伤的不利影响,大幅提升桥梁的极限承载能力。
  • 图  1  预应力T形梁桥结构

    Figure  1.  Structure of prestressed T-beam bridge

    图  2  预应力T形梁桥有限元模型

    Figure  2.  A finite element model for prestressed T-beam bridges

    图  3  T型梁桥空气及桥梁整体模型

    Figure  3.  An overall model of air and bridge for T-beam bridge

    图  4  T梁桥静力加载方法

    Figure  4.  A static loading method of T-beam bridges

    图  5  2次爆炸工况示意图

    Figure  5.  Schematic of two explosion conditions

    图  6  桥面中心爆炸试验与仿真结果对比

    Figure  6.  Comparison of test and simulation results

    图  7  梁间爆炸后试验与仿真结果对比

    Figure  7.  Comparison of experimental and simulation results

    图  8  多级静力加载试验

    Figure  8.  Multi-stage static loading test

    图  9  试验挠度与仿真挠度对比

    Figure  9.  Comparison of test and simulation deflections

    图  10  初始屈服点的确定[20]

    Figure  10.  Determination of the initial yield point[20]

    图  11  静力加载时T梁桥损伤分布情况

    Figure  11.  Damage distribution in T-beam bridge under static loading

    图  12  荷载-位移曲线图

    Figure  12.  Load-displacement curves

    图  13  相同加载位置不同爆炸工况下极限承载力对比

    Figure  13.  Comparison of ultimate load-bearing capacity under different explosion conditions at the same loading position

    图  14  相同爆炸工况不同加载位置下极限承载力对比

    Figure  14.  Comparison of ultimate load-bearing capacity with different loading positions under identical explosion condition

    表  1  空气材料基本参数[18]

    Table  1.   Basic parameters of air material[18]

    C0C1C2C3C4C5C6e0a/MPaρ0a/(kg∙m−3)
    00000.40.400.251.29
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    表  2  TNT炸药材料基本参数[18]

    Table  2.   Basic parameters of TNT explosive material[18]

    A/GPaB/GPaR1R2ωe0e/GPaD/(km∙s−1)ρ0e/(kg∙m−3)pCJ/GPa
    373.83.7474.150.90.3566.931.63×10321
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    表  3  多级静载试验荷载

    Table  3.   Multistage static test loads

    试验荷载分级单级荷载/t累计荷载/t
    14.654.65
    24.078.72
    34.1712.89
    44.1016.99
    54.0221.01
    64.0025.01
    74.1929.20
    84.0033.20
    94.0937.29
    103.0040.29
    113.2543.54
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    表  4  试验挠度与仿真挠度

    Table  4.   Test and simulation deflection data

    累计荷载/twexp/mmwsim/mm相对误差/%
    4.650.7000.685−2.143
    8.721.3001.3765.846
    12.891.9501.890−3.077
    16.992.6102.475−5.172
    21.013.2503.82917.815
    25.013.8904.38712.776
    29.204.6104.6100.001
    33.205.2405.122−2.252
    37.295.9805.941−0.652
    40.296.5406.6822.171
    43.547.0807.1260.649
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    表  5  不同爆炸工况下T梁桥的破坏模式

    Table  5.   Failure modes of t-beam bridge under different explosion conditions

    序号 爆炸工况 TNT当量/kg 破坏模式
    1桥面中心
    接触爆炸
    1000在爆炸冲击波作用下桥面中心破孔,破孔周围翼缘板背部、T梁腹板和横隔板混凝土崩落、多根钢筋裸露。穿孔长1.89 m,宽1.98 m。
    2桥面中心爆炸后
    梁4~5间内爆
    1000(中心爆炸)
    100(梁间内爆)
    二次爆炸使得爆炸冲击波作用下梁4、5的腹板发生严重破坏,混凝土崩落,钢筋从爆心截面失效折断,向外翻转变形。梁3迎爆侧腹板的混凝土崩落、钢筋裸露弯曲。爆心两侧的中横隔板、L/4横隔板完全破坏。
    3在梁1~2和
    梁4~5间内爆
    2次均为100爆炸冲击波作用下梁1~2、4~5的腹板发生严重破坏,混凝土破碎,钢筋从爆心截面失效折断,向外翻转变形。爆心处桥面向上隆起。梁3的腹板与顶板连接处出现开裂。爆心两侧中横隔板、L/4横隔板完全破坏。
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    表  6  静力加载数值模拟结果

    Table  6.   Numerical simulation results under static loading

    工况编号 桥梁情况 加载位置 极限承载力/t 衰减幅度/%
    1完整桥梁位于梁4~5上方,中横隔板和L/4横隔板之间的桥面949.970
    2桥面中心接触爆炸位于梁4~5上方,桥梁跨中位置的桥面811.9614.528
    3桥面中心爆炸后,梁4~5间内爆在横向上与爆坑中心处于同一断面,在纵向上位于梁1~2上方671.6129.302
    4桥面中心爆炸后,梁4~5间内爆位于梁4~5上方,中横隔板和L/4横隔板之间的桥面,处在爆炸损伤的正上方215.9377.270
    5在梁1~2和梁4~5间内爆位于梁4~5上方,中横隔板和L/4横隔板之间的桥面,处在爆炸损伤的正上方363.8061.704
    6在梁1~2和梁4~5间内爆位于梁3上方,中横隔板和L/4横隔板之间的桥面772.2018.713
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  • 收稿日期:  2026-02-06
  • 修回日期:  2026-06-11
  • 网络出版日期:  2026-06-11

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