1 目的及意义

1.1 目的及意义

改革开放以来,我国的经济得到了迅猛地发展,我国已经超越日本成为世界第二大经济体,综合国力也得到了很大的提升,国家在基础设施建设方面的投入也越来越大, 而桥梁又是国民基础设施中的重要组成部分。公路桥梁的建设不仅带动了国内经济的发展，而且是人们出行的重要途径，桥梁已成为陆路交通中的重要组成部分以及交通运输的咽喉。在现代桥梁设计中，不仅需要考虑到传统设计荷载的作用，还需要考虑日常生活中的意外爆炸等事件中爆炸荷载对桥梁产生的作用。爆炸是自然界中经常发生的一种物理或物理化学的极为迅速的能量释放过程，在此过程中，系统的内在势能转化为机械能及光和热辐射等形式。爆炸做功的根本原因在于系统原有高压、高温气体的突然膨胀，而爆炸最重要的特征是在爆炸源周围介质中发生急剧的压力突跃，这种压力突跃是造成周围介质破坏并对周围生命体杀伤的直接原因。人类很早就认识到爆炸会释放巨大能量并将其加以利用在生产与生活中，同时各种意外爆炸事故也给人类带来了不可估量的损失。

随着我国综合国力的提升，周边一些国家对我国采取敌对态度,把我国作为假想敌，加之我国与部分周边国家领土存在争议及南海局势日趋紧张，爆发局部冲突的可能性还是有的。而桥梁作为一种醒目的建筑物,容易成为敌人轰炸的目标。而桥梁的损毁又难以在短时间修复，必定对交通产生很大影响。在钢筋混凝土结构中，桥墩作为最重要竖向承力构件，其抗爆性能对整体结构的抗爆性能有着重要的影响。当钢筋混凝土桥墩在爆炸荷载作用下发生破坏时，会导致结构局部失去竖向承载能力引发局部倒塌甚至会发生连锁反应导致整个结构发生倒塌，对人民生命和财产造成重大损失。为了避免这种情况的出现，需要对混凝土桥墩进行抗爆设计，研究钢筋混凝土桥墩在爆炸荷载作用下的动力响应和破坏模式显得格外重要。

本文拟基于爆炸基本理论，通过运用有限元软件AUTODYN，建立钢筋混凝土桥板墩有限元模型，模拟炸药在混凝土桥下爆炸时的压力场分布，分析板墩结构的动力响应，并通过调整桥墩结构的参数，分析其对钢筋混凝土桥墩抗爆性能的影响，从而为板墩抗爆提出合理、经济的构造措施，为桥梁结构的抗爆设计以及综合防护提供理论依据和支撑。

1.2 国内外研究现状分析

从上世纪四十年代起，西方国家就对结构物进行抗爆研究，其对象主要包括军事建筑物等。国外学者总结分析的理论有理论分析法、简化单自由度分析法、数值分析法和试验方法等。1949年，美国出版的陆军技术手册TM5-855-I^[20]提供了确定爆炸冲击波大小的基本方法；1964年，Biggs^[21]著的结构动力学中详细介绍了用等效单自由度来对结构构件进行分析的方法；Fujikura^[25]等开展了钢管混凝土柱式墩排架的比例模型试验研究。近年来，各国对结构的抗爆的研究也有了更进一步的探索，美国、欧盟等国每年定期召开爆炸和冲击爆炸荷载作用下结构设计和分析的国际会议，探讨结构抗爆防护技术和方法。

桥梁结构在爆炸荷载下的动力响应研究在国内几乎是个空白，没有可依据的相应规范，也没有成型的理论及成熟的数据，所需参数大部分都是根据经验所拟，其规律及准则没有明确。张秀华，段忠东^[17]等运用非线性显示动力学有限元方法分析计算爆炸冲击荷载作用下钢框架柱的冲击响应和破坏模式，分析钢框架柱在3种爆炸荷载作用下可能发生的破坏模式特征及其影响因素；李国强^[18]等使用有限元软件ANSYS研究了框架柱端部约束对钢框架柱在爆炸荷载作用下动力响应的影响，提出了一种可用于计算框架柱在爆炸荷载作用下的动力响应的简化模型。