低速冲击试验

对两端约束的SFC防护墙进行落锤冲击试验(图2)，研究钢板、混凝土种类和配筋对冲击性能的影响，运用有限元方法分析试验及汽车撞击中SFC防护墙的受力性能。研究结果显示：SFC墙具有很高的抗冲击能力和变形能力，混凝土材料性能对其承载力影响很小。但因未布置连接件，钢板与混凝土产生较大分离，不能很好地协同工作。

图2  轴向约束的SFC板的落锤冲击试验

通过落锤冲击试验研究布置J钩型连接件的SC梁、板构件，对试件厚度、连接件直径、钢板厚度、混凝土种类和纤维含量等参数的影响进行探究(图3)。结果显示：J钩型对拉连接件有效减小了背冲击侧钢板与混凝土的分离和变形，承载力得以提高。

图3  布置J钩型连接件的SC板的落锤冲击试验

对布置栓钉和对拉钢筋的SC墙进行落锤冲击试验(图 4a)、冲击后轴心受压剩余承载力试验(图4b)及数值模拟，研究冲击能量、轴向压力、钢板厚度和抗剪连接件布置等参数的影响。试验中，通过水平自平衡钢架、千斤顶和碟形弹簧对部分试件预先施加轴向压力，以考虑上部结构荷载作用对墙体抗冲击性能的影响。研究表明：SC墙在冲击作用下即使没有发生贯穿破坏，其轴心受压剩余承载力也会大幅下降；当轴压比超过0.3时，SC墙的抗冲击性能将显著降低。

图4  SC 墙冲击试验及剩余承载力试验

数值模拟

在计算机运算能力有限的时代，实体之间的冲击过程通常采用在结构上施加随时间变化的荷载来代替。随着计算机技术的发展，计算效率不断提高，实体碰撞分析的精细建模成为可能，足尺寸的结构数值模型为实际工程项目的设计提供了重要参考依据。

据此，Bruhl等建立了LS-DYNA有限元模型，该模型能够很好地模拟RC墙和SFC墙的侵彻、钢板鼓起、穿透等破坏模式(图5)。基于此，许多学者开展了针对RC墙和SFC墙高速冲击试验的数值模拟分析。

图 5  SFC墙高速冲击有限元分析结果

计算方法

局部破坏计算

冲击作用下，结构在极短的时间内发生损伤，甚至贯穿破坏。对于RC结构的局部破坏，历史上有多个计算侵彻深度或防止目标穿透所需要厚度的著名经验公式, 如ACE公式(1946)、NDRC公式(1946)、Petry 公式(1950)、BRL公式(1956)、修正的NDRC公式(1966)、修正的BRL公式(1973)、Bechtel公式(1975)、Stone-Webster公式(1976)、Kar