1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，由偶然爆炸或者恐怖袭击所引发的桥梁爆炸事故已日益增多，城市建设快速发展，废旧楼房利用爆破拆除也日益增多，但现行桥梁设计规范尚未考虑爆炸荷载对桥梁的冲击作用，也没有提出相关的构造要求。桥梁结构一旦遭到爆炸破坏，其安全性能必将大大降低，极易造成严重的经济损失和社会影响。桥墩结构是确保桥梁整体性与安全运营的关键承重部件，其损毁与否将直接决定桥梁结构的运营条件，因此对桥梁结构尤其是其墩柱结构开展爆炸冲击下损伤机理研究显得尤为重要。

桥梁结构属开放性公共交通设施，车载爆炸物可直接到达或近距离接近桥墩构件，发生爆炸时桥墩结构往往承受近场爆炸荷载的直接作用，且墩柱的破坏模式也将随爆炸荷载条件而改变。目前，国内外已开展墩柱结构的抗爆性能研究，如魏雪英等研究了混凝土柱在不同比例距离下的抗爆能力；贾昊凯对受爆炸荷载的钢筋混凝土柱和板进行了数值模拟，并采用结构剩余承载力的方法评定其损伤程度；fujikura等开展了爆炸荷载作用下钢管混凝土墩柱的动力响应与破坏模式试验研究；jinson等对斜拉桥塔柱和桥面进行了模拟爆炸，研究其响应与失效因素。量纲理论分析和大量实测结果表明，不同药量的爆炸遵循几何相似律：在同一种介质中２个药量爆炸，在不同距离上超压相同的条件是比例距离相等，由此可得超压仅为比例距离的函数．描述冲击波的其他参量（冲击波速度、质点速度等）亦遵循类似的关系式。一般的空气中爆炸总是在有限的高度上进行，冲击波传到地面会发生反射，可把地面当作刚壁．反射的性质取决于入射波的强度和入射角。在冲击波垂直入射的情况下，波后气流突然被地面阻挡并形成反射冲击波（即在爆心投影点的正碰反射），反射波在入射波后的气体中运动。在冲击波斜入射情况下，波后气流被迫沿地面运动，亦产生反射波。在入射角由０°增加到某个极限值（称为临界角）前，仅产生单一的反射波，它的强度和反射角取决于入射波的强度和入射角，这种反射称为规则反射。当入射角超过临界角时，产生一个波面与地面垂直的合成波和一个与地面有一定夹角（反射角）的反射波，这２个波与入射波汇聚于一点，称为三波点，这种性质的反射称为非规则反射或称马赫反射。根据爆炸高度的大小，大体可将爆区地面分成２个反射区：距爆心在地面投影点的距离小于爆炸高度的区域为规则反射区，大于该高度为不规则反射区。在比例距离相同的情况下，位于不同反射区的钢筋混凝土柱，受到的爆炸荷载存在较大的差异。即使在不规则反射区，炸药量越大，爆炸冲击波的冲量也随之增加。在近爆荷载作用下，钢筋混凝土柱的损伤主要以柱脚和柱顶冲剪破坏为主。因此，增强柱两端的抗冲切设计有助于提高钢筋混凝土框架结构的抗爆能力。爆炸荷载的比例定律不再适用于近爆情形，对近爆或内爆情况下结构的抗爆性能分析建议采用流固耦合的数值模拟方法。

以独柱式桥墩为研究对象，开展了近场爆炸荷载作用下混凝土桥墩动力响应的参数化分析，具体参数包括配筋方式、墩柱断面形式和爆心高度变化等。并形成以下结论：在各项参数相同的情况下，方柱墩表面混凝土损伤剥落面积是圆柱墩的1倍以上，内部钢筋应力是圆柱墩的0.5倍，墩柱最大水平位移达到了圆柱墩的2.5~3倍。说明圆柱墩对冲击波的分流与扩散作用要优于方形墩，使得圆柱墩所受的冲击作用要小于方柱墩的。即圆形墩柱的抗爆能力要优于方形墩柱。爆炸荷载作用下墩柱纵向主筋的配置可改变墩柱的破坏形态，且墩柱底部的抗剪能力主要靠纵向主筋提供，在此计算中，主筋提供了约75%的抗剪力。在主筋配置合适的条件下（足够形成塑性铰），箍筋的抗爆作用有限。近场爆炸时地基对墩柱底部的约束作用明显，爆心提高，混凝土剥落面积出现增大。进行墩柱抗爆设计时，可以结合抗震理论实现墩柱底部的塑性铰设计。通过对不同约束条件下的钢筋混凝土柱在不同折合距离下的压力云图和x向位移图计算分析，可以发现，钢筋混凝土柱在爆炸冲击荷载作用下的侧向位移随着折合距离的增大而逐渐减小，但该下降趋势在z1.0以后明显放缓。当折合距离z2.5时，爆炸冲击荷载对柱的影响很小。

2. 研究的基本内容与方案

2.1.研究的基本内容

2.1.1.爆炸相关理论

爆炸开始发生时，炸药能量在极短的时间内转化为高温高压的气态爆轰产物，爆轰产物的能量绝大部分都转化至冲击波中，并不断向外扩散膨胀。取冲击波传播路径中的某一点分析，其压力变化过程如图1，

3. 研究计划与安排

1.熟悉、准备资料-------------------------------------------1.5周

2.学习ansys、ls dyna的使用----------------------------------2周

3.建立桥墩抗爆模型-----------------------------------------1.5周

4. 参考文献（12篇以上）

[1]孙珊珊. 爆炸荷载下钢管混凝土柱抗爆性能研究[d].长安大学,2013.

[2]胡志坚，胡钊芳. 桥梁结构爆炸荷载特性研究[c]//中国土木工程学会桥梁结构分会. 第十九届全国桥梁学术会议论文集. 北京：人民交通出版社，2010:771-776.

[3]焦熵烽，赵果，侯延利，白晓红. 爆炸荷载下不同约束钢筋混凝土柱的响应分析