栓钉型弧形双钢板混凝土组合板的抗爆性能试验与数值分析.pdf

第

38

卷

第

2

期高

压

物

理

学

报Vol.

38,

No.

2

2024

年

4

月CHINESE

JOURNAL

OF

HIGH

PRESSURE

PHYSICSApr.

,

2024

DOI:10.11858/gywlxb

栓钉型弧形双钢板混凝土组合板的

抗爆性能试验与数值分析

111,22

陈英杰，罗

成，赵春风，何凯城

（1.

新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆

乌鲁木齐830052；

2.

合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽

合肥230009）

摘要：弧形双钢板混凝土组合结构由钢板、混凝土与连接件协同作用，具有更优异的抗震和

抗爆性能，被应用于超高层结构、海洋平台和核电设施中。利用试验和数值分析方法研究了栓

钉型弧形双钢板混凝土组合结构的破坏模式和损伤机理，参数化分析了爆炸距离、钢板厚度、拱

高和栓钉间距对其抗爆性能的影响。结果表明：在爆炸荷载下，栓钉型弧形双钢板混凝土组合

板整体表现良好，仍具有较高的承载能力。增加爆炸距离和钢板厚度能有效减小混凝土的损伤

和组合板的跨中挠度；减小拱高，混凝土损伤区域从以压缩破坏为主逐渐转换为以拉伸破坏为

主，混凝土损伤更严重，组合板跨中挠度变大；减小栓钉间距会增大混凝土塑性损伤程度，但组

合板的跨中挠度减小。研究结果可为弧形双钢板混凝土组合结构的设计提供参考。

关键词：爆炸荷载；栓钉型弧形双钢板混凝土组合板；抗爆性能；参数分析

中图分类号：O382;

TU389

文献标志码：A

近年来，各种意外撞击和恐怖袭击事件给世界各地造成了重大的灾难，建筑物成为撞击和爆炸事

件中的主体。传统建筑物结构设计过程中不考虑爆炸荷载，但是由于爆炸所产生的巨大能量在很小的

[1–2]

空间范围内迅速释放，导致结构局部破坏甚至连续性倒塌，对人身安全和财产造成极大危害。因

[3–5]

此，结构抗爆性能研究得到了各国学者的广泛关注。

建筑主体的墙是最容易受到爆炸冲击波作用的部位，其抗爆性能直接关系到整个建筑的安全。弧

形双钢板混凝土组合墙板是一种新型的组合结构体系，是由两片拱形钢板与混凝土组成三明治结构，

再通过剪力连接件连接两侧钢板以形成一个整体的结构，具有更好的承载力、延性、耗能和抗爆性

[6–8]

能。传统钢板混凝土组合结构易在结构背面形成拉伸破坏导致结构坍塌破坏失效，而弧形双钢板混

凝土组合板的拱形结构会在正面产生压拱效应，其合理的传力路径可以扩大内部混凝土芯的受压范

围，有效利用钢板和混凝土的抗压特性，在核反应安全壳、输油管道和北极沉箱等领域具有广阔的应用

[9][10–12]

前景。目前，已有诸多学者对混凝土组合结构的抗爆炸性能进行了研究。卢欣和Zhao等通过

试验和数值模拟方法，对比了钢-混凝土复合墙体与钢筋混凝土墙体的抗爆性能，结果表明，钢-混凝土

复合墙体具有较低的爆炸响应和更好的抗爆性能。赵唯以等[13–14]根据现有试验结果推导了双钢板混

凝土组合结构的抗力和刚度计算公式，发