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桥梁遭受恐怖爆炸袭击的潜在风险日益增大,但现有桥梁抗爆研究严重不足。本文采用数值模拟方法,研究了正交异性钢桥面板的恐怖爆炸冲击响应,着重分析了爆炸冲量荷载和破坏机理。本文的主要工作和创新性成果如下:(1)运用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件,采用基于ALE描述的流固耦合算法,对现有空中爆炸实验和金属加筋板爆炸冲击实验进行了数值模拟,论证了本文所采用的数值仿真技术的可行性和合理性。数值模拟结果与实验吻合较好,空中爆炸冲击波峰值压力误差小于13.1%,金属加筋板中心挠度的最大误差约为11.6%,冲量荷载的误差约为10%。(2)考虑流固耦合效应,深入研究了金属加筋板的局部爆炸冲击荷载,着重分析了加筋板刚度、加筋形式及开裂与破口对爆炸冲量荷载的影响。结果表明:爆炸冲量荷载随加筋板刚度的提高而增大,且可采用等效抗弯刚度反映其影响;可忽略加筋形式及开裂与破口对爆炸冲量荷载的影响。(3)基于瞬时爆轰假设理论公式和流固耦合数值模拟结果,采用MATLAB数据分析软件,建立了金属加筋板局部爆炸冲量荷载拟合公式,并推广到计算正交异性钢桥面板恐怖爆炸冲量荷载。数值模拟结果表明:依据所建立的荷载公式加载所得到的桥面板响应与采用流固耦合算法的模拟结果吻合较好。(4)采用本文建立的局部爆炸冲量荷载公式近似加载,通过大量数值模拟,深入研究了钢箱梁正交异性钢桥面板在恐怖爆炸冲击作用下的塑性变形、开裂与破口。结果表明:当炸药TNT当量较小时,钢桥面板主要表现为局部塑性变形;随着炸药TNT当量的提高,钢桥面板的破坏形式由局部塑性变形过渡到局部开裂与花瓣形破口;钢桥面板的总耗能随炸药TNT当量近似呈线性增加,其主要耗能机制为盖板和纵向加劲肋的塑性变形耗能,且占总耗能的比例随桥面板破坏模式的改变而变化。