侧向低速冲击作用下柱的试验研究进展

张玉腾，张纪刚,2*，张景煜

(1.青岛理工大学土木工程学院，青岛 266520；
2.山东省高等学校蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心，青岛 266033；
3.中建二局第二建筑工程有限公司，青岛 266590)

工程结构遭受恐怖袭击、意外撞击、自然灾害的发生率逐年增长，例如飞机撞击高层建筑、车辆撞击桥梁或停车场柱子、落石冲击山区建筑等。特别地，随着人口增长和城市化发展带来的车辆和交通负荷的增加，使得车辆撞击路边建筑物的前柱、地下车库柱子、高架桥墩等事故的报道更为显著[1-2]。根据美国国家公路交通安全管理局的统计[3]，美国每年估计有1 000 辆卡车和公共汽车与桥梁相撞。柱作为工程结构中的关键承重构件，通常设计用于抵抗较大的轴向荷载，在侧向冲击荷载作用下可能引起局部损伤甚至引发结构连续性倒塌，是威胁建筑及使用者安全的重要因素之一。

受路宽或停车场空间限制，国内外现有桥墩防撞设计指南、规范中要求的防撞措施无法有效实现[4]，而现行设计规范对结构抗冲击方面的规定也不完善，虽然中国2012年10月1日实施的《建筑结构荷载规范》将建筑结构所受荷载扩充为永久荷载、可变荷载及偶然荷载三大类，首次将爆炸、撞击等偶然荷载引入结构设计中，但其内容尚不能为结构的抗冲击设计提供可靠指导。

近年来，工程结构及构件的抗冲击性能受到了国内外众多学者的关注，主要集中在钢筋混凝土梁和板：王明洋等[5]对低速冲击作用下钢筋混凝土板局部与整体变形和破坏做了理论分析，Özgür等[6]、Tolga等[7]对具有不同支撑类型和布局方式的钢筋混凝土板进行了落锤试验及有限元分析；
Kishi等[8-9]对有无腹筋的简支矩形混凝土梁、许斌等[10]对钢筋混凝土深梁、窦国钦等[11]对高强钢筋混凝土梁进行了落锤试验；
Erki等[12]对碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)加固钢筋混凝土梁进行侧向冲击试验。近几年，国内外学者倾向采用数值模拟开展研究工作，例如，Thilakarathna等[13]对预加轴力、李艺等[14]对混凝土强度、汪俊文等[15]对配筋率、Zhao等[16]对柱支承条件等因素对钢筋混凝土柱冲击性能的影响进行数值模拟；
王银辉等[17]借助有限元对侧向冲击作用下钢筋混凝土梁的惯性力分布做了进一步研究。虽然数值模拟可以提供大量的模拟数据，但由于材料和结构的动态特性与准静态之间差距较大，在求解结构动力响应问题时，不仅需要对不同区域采用不同的本构关系，还要处理复杂的动边界问题，因此正确理解最基本的冲击动力学原理、概念和动态变形机制是准确建立模型的前提，而这一前提是建立在大量试验基础之上的。

目前，国内外关于侧向低速冲击作用下柱的试验研究还不够系统、完善，为更好地总结、分析各类结构和荷载参数对柱抗冲击性能的影响，现梳理国内外专家学者对钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱及组合柱抗冲击性能的试验方法及相关成果，以期为完善抗冲击设计规范和行业标准提供一定帮助。

对柱进行相关冲击研究开始于20世纪70年代，研究手段包括理论分析与试验研究，而在试验研究初期，受试验装置和数据采集设备的限制，主要通过准静态试验的方式进行，直至20世纪90年代左右相关学者才设计研发了冲击试验装置。

Feyerabend[18]最早制作了用于钢筋混凝土柱冲击试验的重力式落锤试验装置，见图1，其工作原理是将一定质量的落锤从指定高度垂直释放，对试验构件产生相应的冲击力。直至今日，重力式落锤装置仍是在国内外应用最广泛、操作最简便的试验装置。太原理工大学自主研发的DHR9401圆柱体平面锤头落锤装置是中国内典型重力式落锤试验装置(图2)的代表，西南交通大学DHR9401楔形头落锤装置(图3)也承担了国内外学者的试验工作。

图1 带钢制平面锤头的重力式落锤试验装置示意图[18]Fig.1 Gravity drop weight test device with steel flat hamm[18]

图2 太原理工大学重力式落锤试验装置Fig.2 Gravity drop hammer test device of Taiyuan University of Technology

图3 西南交通大学重力式落锤试验装置Fig.3 Gravity drop hammer test device of Southwest Jiaotong University

Demartino等[19]为弥补落锤试验装置不能充分再现由于重力影响而产生的反弹条件的不足，设计了一种用于竖向构件水平冲击测试装置，见图4。南京工业大学重型超高落锤水平试验机是中国仅有的竖向构件水平冲击试验装置，见图5。

图4 竖向构件水平冲击试验装置示意图[19]Fig.4 Schematic diagram of the horizontal impact test device for vertical members[19]

图5 南京工业大学水平撞击试验装置Fig.5 Horizontal impact test device of Nanjing Tech University

Tsang等[20]利用Push-over软件基于能量守恒原理研究了车辆撞击作用下建筑底层柱的抗冲击性能，发现撞击体的刚度会显著影响目标体的动力响应。欧洲标准化委员会：欧洲规范1(European Committee for Standardization：Eurocode 1,EC1)[21]基于冲击过程的能量耗散机制将冲击分为：①硬冲击：初始动能由撞击物体耗散，例如带有可变形船头的船舶和车辆与混凝土结构的碰撞；
②软冲击：大部分初始动能被冲击结构耗散，如岩石和刚性物体对混凝土结构的冲击。而国内外学者愿意将撞击体变形的行为称为柔性冲击，例如赵武超等[22]开展了柔性冲击下钢筋混凝土柱的动态响应的数值模拟。

为了获得更加真实的柱受汽车撞击的动力响应情况，Loedolff[23]考虑车辆溃缩设计了撞击体头部带有缓冲部件的水平(摆锤)式冲击试验装置，以模拟柔性冲击工况。试验装置如图6(a)所示，撞击体组成如图6(b)所示，缓冲部件由钢管组成，并限定缓冲部件的最终压溃变形量。

图6 柔性冲击试验装置示意图[23]Fig.6 Schematic diagram of the flexible impact test device[23]

孟一[24]发明了一种可溃缩落锤锤头，见图7(a)所示，用于柔性冲击试验。当锤头下落与试验构件产生接触时，弹簧压缩实现锤头溃缩直至与上部配重承台刚接形成一个整体，随后可模拟车辆溃缩变形后，发动机与试件的刚性冲击，试验装置如图7(b)所示。但该试验装置尚未应用至相应的冲击试验中。

图7 含可溃缩锤头的落锤试验装置示意图[24]Fig.7 Drop weight test device with collapsible hammer[24]

综上可以看出，现阶段大部分学者在开展冲击试验研究时，不考虑撞击体的变形，将其简化为刚性冲击问题，将初始动能全部施加至目标体，将其认为是对目标体损害的极限条件，故试验结果对于设计指导偏于安全。

Loedolff[23]对底部固结的8组共36个试件进行了静态试验和冲击试验(首次柔性冲击试验)发现：在冲击荷载的最大峰值接近静载试验破坏荷载的试验条件下，相比于静态试验柱底部发生弯曲破坏，冲击荷载下柱子下部区域发生了更为严重的剪切破坏。在冲击试验中，随着轴压的增加，低配筋率钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)柱的抗冲击能力增幅低于高配筋率RC柱，显示出轴压及配筋率对RC柱抗冲击性能的显著影响。

Huynh等[25]使用落锤冲击试验进行了16个具有简单边界条件的活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)柱缩尺试件冲击试验，包括高强度混凝土柱、具有活性粉末(RPC)混凝土外壳的高强度混凝土芯柱和活性粉末混凝土柱，研究其失效模式、延展性和吸能力(抗冲击性)的影响。试验结果表明：使用RPC可以提高混凝土柱的吸能能力，且轴力及其偏心距对柱子的抗冲击能力和受冲击破坏模式均有显着影响。

Demartino等[19]利用自主研发的试验装置完成了在不同边界条件下10个具有不同箍筋间距圆形RC柱的刚性冲击试验。结果表明，配筋率和边界条件对结构的动力响应和损伤均有显著影响。试验中柱大多呈脆性剪切型破坏，其特征是由柱底至冲击点的一条主斜裂缝，揭示了柱构件的高易损性。作者反复观察水平冲击试验过程中锤头与试样接触和分离的相对运动过程发现：与常规落锤冲击试验相比，水平冲击试验得到的冲击力-时程曲线在稳定阶段波动较大，这是因为落锤重力加速度的存在和落锤冲击试验中较大的速度加速了锤子和试样之间反复接触和分离的过程。

吴吉光等[26]在Demartino等[19]的工作基础上，分析了冲击速度和配箍率对悬臂圆形RC柱抗冲击性能影响，试验表明：增加配箍率可显著提高柱的抗变形能力并减少冲击对混凝土柱的损伤。该试验进一步完善了圆形RC柱抗侧向冲击性能的研究成果。

Cai等[27]和Ye等[28]分析了长细比对钢筋混凝土柱抗冲击性能的影响。试验结果显示，横截面尺寸较大的试件冲击力随时间变化曲线较丰满，冲击力峰值后的分离时间较短。试件长细比的提高导致抗弯刚度降低，抗弯刚度值较小的试件受冲击损伤情况更严重。随着冲击高度的增加，观察到柱呈受弯破坏，其特征是受拉钢筋的屈服和混凝土保护层的剥落。Cai等[27]还将试验结果与美国国家高速公路和交通运输协会(American Association of State Highway and Transportation Officials,AASHTO)经验公式计算的冲击等效静力比较后发现：仅与冲击重量和速度有关的经验方程会高估等效静力，导致抗冲击结构设计过于保守。Ye等[28]对冲击损伤试件进行了静载试验，以评估其残余抗力及相应的性能，发现损伤试件的极限承载力降低了7%～14%。

Wei等[29]对比分析了半球形锤头冲击方形RC柱和超高性能混凝土柱(ultra-high performance concrete,UHPC)柱、楔形锤头冲击圆形RC柱和UHPC柱的动力响应及损伤程度。结果表明：RC柱均经历了脆性剪切破坏，并且大部分混凝土碎裂，而UHPC柱在严重冲击情况下仅表现出轻微的弯曲损伤，显示出更高的抗冲击性能。刘艳辉等[30]使用落锤装置对轴压为0和200 kN的钢筋混凝土柱高2/9处进行了冲击试验，发现轴力的存在使构件的破坏更严重。

Gholipour等[31]对不同轴压的RC柱进行数值模拟后发现RC柱的峰值冲击力与失效模式受冲击点和支撑之间距离的影响很大。Do等[32]指出对于自重较大的足尺钢筋混凝土柱，惯性对其动力响应的影响非常显著。自此，国内外学者开始关注缩尺试件与原型柱的初始冲击响应之间存在的差异情况。Gurbuz等[33]在落锤试验装置下测试并评估了四个足尺轴向加载的RC柱的冲击性能，研究表明：轴压比显著影响柱的动力响应和破坏模式。

相较于国外研究进展情况，中国对于钢筋混凝土柱侧向冲击性能研究的丰富性和系统性还有待进一步完善。国内外专家学者对侧向低速冲击作用下钢筋混凝土柱的试验信息汇总见表1。

表1 低速冲击钢筋混凝土柱试验信息汇总表Table 1 Summary of low-velocity impact reinforced concrete column test information

综上所述，国内外专家学者主要利用落锤装置，少数采用水平冲击装置分析了试件尺寸、端部约束方式、轴压、配筋率、混凝土强度等因素对缩尺RC柱抗冲击性能的影响，得到的较为一致的结论有：①试件尺寸、轴压及配筋率显著影响RC柱的抗冲击性能，轴力的存在使构件的破坏更严重；
②固-简约束比悬臂边界条件对RC柱的动力响应和损伤的影响更为显著；
③一定范围内，混凝土强度的提高可以增强柱的抗冲击性能。由于现有试验研究侧重点不同、试验条件差异性大，相关试验数据难以进行相关性分析。

此外，也注意到钢筋混凝土柱侧向低速冲击试验研究还存在一些不足，有待更多试验的进一步验证，主要包括：①冲击界面方面，Adhikary等[34]对RC梁进行了落锤冲击试验后，强调“冲击界面(即直接撞击或在撞击体与构件之间设有某种界面，如钢板或胶合板、石英砂等)可能是当前试验程序中未观察到引起构件失效模式变化的原因之一”。在文献[25-27]、RC梁[35-36]、RC墙[37]的试验中，作者为了保证冲击力的有效传递、防止锤头与构件单点接触造成局部损坏等原因在锤头与构件之间均增设了额外截面，但并未设置对比组以探求冲击界面与构件动力响应之间的关系。②冲击位置方面，对于汽车撞击建筑物柱等情况，其冲击位置较低，文献[22,30]较真实地还原了事故背景，文献[27-28]的试验结果发现随着冲击高度的增加，柱的破坏模式从剪切变为弯曲破坏。如何确定柱受冲击的最不利位置，将是未来研究的一个重要方向。③冲击锤头方面，现阶段大多数学者基于自有试验设备(圆柱形平面锤头)进行了若干刚性冲击试验，Kishi等[8]使用不同形状的锤头冲击RC梁后认为构件的冲击行为不受锤头形状的显著影响；
王明洋等[38]对矩形截面RC梁的冲击简化计算发现，平面形锤头较楔形锤头(头部呈90°)在侵彻和局部变形中消耗的能量最少，绝大部分冲击能量传给了被冲击构件，认为平面锤头是最不利的冲击形状。而在RC柱的试验中，文献[27-28]发现了锤头直径与柱长之比对构件局部屈曲的显著影响，文献[29]使用不同形状的锤头对比了RC柱的破坏趋势，未再对锤头形状及尺寸对构件的局部响应与破坏的影响情况进行具体讨论。因此，降低试验条件对结果的干扰，提高试验因素对冲击性能影响的敏感性，获得更科学合理的试验数据，将是未来侧向低速冲击作用下钢筋混凝土柱试验的重要任务。

文献[39]较早开展了钢管混凝土结构构件在冲击荷载下性能的研究，文献[40-41]定性介绍了钢管混凝土具有的良好耐撞性；
Prichard等[42]对比了70个由钢(不同厚度)、铝或塑料的薄壁空心管限制的混凝土圆柱体受轴向冲击作用的响应情况，为钢管混凝土柱的抗冲击研究奠定了试验基础。

对于受侧向冲击作用的钢管混凝土柱的研究主要成果如下。

李珠等[43-44]对固-简与固-固边界条件的钢管混凝土构件进行的侧向冲击试验发现：在侧向荷载作用下，材料有明显的屈服阶段，钢管混凝土构件表现出良好的延性；
试验还揭示了钢管厚度、套箍系数、冲击速度等因素对构件临界冲击破坏能的显著影响，为进一步研究奠定了基础。

王蕊等[45]、李立军等[46]在文献[43]的基础上，对套箍系数分别为1、1.15和1.9的两端简支钢管混凝土梁在不同侧向冲击能作用下的动力响应进行试验研究发现：套箍系数是影响构件临界破坏能量的最重要因素，套箍系数能够有效降低其挠度；
临界破坏能是套箍系数的二次函数。

任够平等[47]对不同壁厚、两端简支和固-简边界条件的钢管混凝土构件在侧向冲击作用下的横向挠度和挠曲线进行了试验测试。试验结果显示：在侧向冲击下，钢管混凝土柱跨中最终挠度变化与冲击能量变化成线性关系，与套箍系数变化趋势相反，与支座约束强度变化趋势相反。建议从增强支座约束、加大构件套箍系数方面提高钢管混凝土柱抗侧向冲击能力。

李珠、王蕊等的一系列研究成果相辅相成，首次较为系统地研究了不同套箍系数、边界条件等不同钢管混凝土构件在侧向冲击载荷作用下的动力响应，并进一步对更多尺寸的试件进行数值模拟，为工程实际提供了可靠的理论依据。

Remennikov等[48]对普通钢管混凝土、Bambach[49]对不锈钢钢管混凝土、Yousuf等[50-51]对低碳钢钢管混凝土在侧向冲击荷载下的强度和延性进行试验研究，比较结果发现构件含钢率及钢材强度的提高对抗侧向冲击能力的提升有显著影响。

Deng[52-53]、Han等[54]、Shakir等[55]对落锤冲击水平放置的钢管混凝土柱的试验研究发现，混凝土填充可以提高长管的最大冲击力，但比例低于短管和中管。

Deng等[53]对高强钢管混凝土，Wang等[56](图8)对超轻混凝土，Han等[54]、杨有福等[57-58]对钢管再生混凝土的研究发现：混凝土强度的变化对其抗侧向冲击能力的影响较小。

图8 配R30楔形锤头的重力落锤测试装置[56]Fig.8 Gravity drop hammer test device with R30 wedge-shaped hammer head [56]

王潇宇等[59]对比了部分填充(填充40%，高度600 mm) 钢管混凝土柱与完全填充钢管混凝土柱在柱高400 mm处作用侧向冲击荷载的破坏机理，试验表明：混凝土填充有利于提高抗冲击性能；
固-简的钢管混凝土柱易发生受剪破坏，而悬臂柱则发生根部弯曲破坏。

王宇[60-61]是中国较早提出应在试验中考虑上层构件或设备跌落造成二次或多次撞击情况的学者，先后研究的单层钢管混凝土柱在两次和双层钢管混凝土柱在三次侧向冲击作用下的动力响应试验显示出钢管混凝土结构在多次冲击作用下仍具有良好的抗冲击性能。

王路明等[62]为真实反映构件底部遭遇车辆冲击的工程背景，在前期钢筋混凝土柱抗侧向冲击试验(文献[30])基础上，再次使用落锤试验装置研究了冲击点位于试件2/9净跨处的钢管混凝土构件发生变形、开裂及断裂的受力机理，对比了相同试验条件下、不同类型柱构件的抗侧向冲击能力的成果。

国内外专家学者对侧向低速冲击作用下钢管混凝土柱的试验信息汇总见表2。

表2 低速冲击钢管混凝土柱试验信息汇总表Table 2 Summary table of test information for low-velocity impact concrete-filled steel tubular columns

续表2

钢管混凝土柱侧向低速冲击试验成果较RC柱更为丰富，主要研究成果：①混凝土填充能够大幅提高钢管柱的抗冲击性能；
②钢材强度、套箍系数能够有效提高其侧向冲击能力；
③混凝土强度、边界条件对构件侧向冲击能力的影响不明显；
④钢管混凝土柱抵抗二次冲击的能力更好。

此外，也注意到试验研究还存在一些不足：①尺寸效应方面，钢管混凝土抗冲击性能的试验几乎全部采用缩尺模型，一般横截面为原型尺寸的1/5～1/8，也有1/50的缩尺试件，并未有试验验证文献[31-32]中提到的尺寸效应对构件抗冲击性能的影响；
②冲击位置方面，与RC柱相类似的，大多数试验研究冲击了钢管混凝土柱的跨中位置，不能反映汽车、轮船撞击的真实工况，还需进行更多试验以分析其受侧向冲击后构件发生变形、开裂及断裂的受力机理。

4.1 钢-混组合柱的试验研究

随着社会发展的需要，各种新型钢-混凝土组合结构问世[63]，在高层和超高层建筑、桥梁工程中的应用越来越广泛[64-65]，它们具有高承载力、高延性和耐火性能，已得到国内外的一致认可，而它们的抗冲击性能也受到国内外学者的重视。

在圆形钢-混组合柱层面，胡昌明等[66]对钢管混凝土叠合试件(图9)，朱翔等[67-68]对实心夹层钢管混凝土柱、空心夹层钢管混凝土柱、内插双 H 型钢钢管混凝土柱等三种截面类型的复合柱(图10)和外包钢管加固RC柱(图11)[69]；
朱翔等[70]、Wei等[71]对型钢混凝土圆钢管柱[图12、图10(b)]，Liu等[72]对十字型钢混凝土柱[图10(b)]的抗冲击性能进行了系统的试验研究。文献[66-70]发现随着冲击高度的增加，试件表面观察到的弯曲裂纹和剪切裂纹越来越密集、越来越宽；
文献[68]表明在相同外径和用钢量前提下，实心夹层钢管混凝土抗冲击性能最佳；
文献[69]证实外包钢管加固RC柱是一种可行的抗冲击加固措施。虽然试验的边界条件、轴压比、钢管厚度、型钢尺寸、混凝土强度等关键参数不尽相同，但在一定轴压比范围内，不同截面类型的圆形钢-混组合柱均表现出优于普通钢筋混凝土柱的性能。

图9 圆形钢管混凝土叠合试件侧向冲击试验[66]Fig.9 Lateral impact test on round steel pipe concrete laminated specimens [66]

图10 三种复合柱剖面图Fig.10 Sections of three composite columns

图11 外包钢管加固RC柱剖面图[69]Fig.11 Section of RC column reinforced by outer wrapped steel pipe[69]

图12 H型钢钢管混凝土柱剖面图Fig.12 Sectional view of H-section CFST column

朱翔团队基于工程实践取得的丰硕研究成果为新建大型铁路站房柱抗冲击选择最优截面和加固措施提供了系统、有效的试验依据。

在方形钢-混组合柱层面，司强等[73]、Hui等[74]研究了内置八边形钢管的空心钢筋混凝土构件(图13)的力学性能，试验结果显示：用内衬钢管替代内置钢筋笼使得构件的抗冲击性能明显优于相应的普通空心钢筋混凝土构件。朱翔等[75]对比了不同冲击速度、冲击能量、轴压和边界条件等因素对钢骨混凝土构件(图14)的动力响应的影响，较为全面分析了钢骨混凝土柱的抗冲击性能。

图13 内置八边形钢管柱剖面图Fig.13 Sectional view of built-in octagonal steel pipe column

图14 钢骨混凝土柱剖面图[75]Fig.14 Section of steel and concrete column[75]

上述成果均为单次冲击试验，刘焱华[76]对广泛应用于建筑承载边柱、角柱的内置L形钢骨的型钢混凝土方柱(图15)进行了三次重复冲击作用，试件总体呈现“S”形变形，且均未出现坍塌、穿孔等现象，整体性较好；
对三次冲击损伤型钢混凝土(steel reinforced concrete，SRC)柱的单轴抗压试验发现其具有较高的承载能力，展示出型钢混凝土柱良好的抗冲击性能。

图15 L形配钢型钢混凝土方柱剖面图[76]Fig.15 Sectional view of L-shaped steel-section steel-concrete square column[76]

4.2 复合材料组合柱

利用纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土柱是近年来的研究热门，Pham等[77]证实了静态条件下柱外包裹FRP加固方式可有效提高抗压强度、应变和延展性，其他相关文献介绍了冲击荷载下FRP复合材料的冲击性能[78-79]。在此基础上，选择合适的FRP种类及加固方式以提高RC柱的抗冲击能力成了国内外专家学者研究FRP应用的重要方向。

Fuhaid等[80]对比了外包芳纶纤维增强聚合物(AFRP)护套和钢筋混凝土护套对提高RC柱抗冲击性能的提升情况，试验表明AFRP护套虽然可以减小RC柱的最大侧向位移和残余位移，但不能消除其内部损伤；
且AFRP护套对柱子抵御撞击的效果不如钢筋混凝土护套。Xiao等[81]使用落锤装置对碳纤维增强聚合物(CFRP)加固封闭式钢管混凝土(concrete filled steel,CFT)柱进行了试验分析。结果表明：增加钢管的厚度并通过CFRP提供额外的横向约束可以增强CFT构件的抗冲击行为。刘伟庆、王俊团队是中国较早研究GFRP-钢组合柱抗冲击性能的专家。在其带领下，李洋[82]、刘强强等[83]对侧向冲击作用下玻璃纤维复合材料(GFRP)包裹钢管的动力响应与抗冲击性能进行了分析，试验表明：增加GFRP的厚度，可以加强钢管的约束作用，使试件在相对较小的位移之内耗散更多的冲击能量，提高了试件的抗冲击性能。Pham等[84]研究了纵向玻璃纤维复合(GFRP)筋配筋率对混凝土柱侧向冲击响应的影响。试验结果表明：纵向GFRP配筋率对柱的破坏形态和抗冲击能力有重要影响，但对冲击力峰值的影响较小。

除了FRP材料外，还有更多种类加固材料的抗冲击性能有待探究，例如黄微波[85]提出聚脲弹性体作为外部涂层或衬里可显著提高建筑物的抗爆能力，但考虑经济及操作便捷性，尚未有学者开展其在低速冲击作用下的加固试验。又例如高强钢丝织物复合材料(steel reinforced polymer,SRP)具有资源充足、经济性高、抗剪切性能强等优势[86]，Ascione等[87]证实SRP材料加固的结构在表现出更高的韧性和能量耗散，但尚未有关于利用SRP加固抵抗冲击的研究。

虽然各类组合柱在侧向低速冲击作用下的良好冲击性能已得到国内外专家学者的认可，但由于组合柱的截面类型迥异、材料类型多样化，造成试验研究独立性强、成果相关性差，因此该领域还需加强试验研究，以便为侧向冲击与加固的理论研究提供更多更有效的试验数据。

目前，国内外专家对柱结构在侧向冲击作用下的动力响应开展了一系列试验研究，取得了较为丰硕的成果，在该领域也形成了部分共识，但仍存在若干亟待解决的问题。

(1)当前侧向低速冲击的柱的试验研究成果已涵盖多个角度，但不同学者的研究侧重点不同，造成试验条件差异性大、试验数据波动性大等问题，试验数据难以进行回归分析，使得抗冲击性能影响因素的研究大多是定性的，尚未形成定量关系，与形成相关抗冲击设计标准还有较大差距。

(2)虽然，Pham等[88]专家的数值模拟结果再次强调了接触刚度对冲击力峰值和持续时间的显著影响，但接触刚度的试验条件较为苛刻，现阶段大多实体试验仍以刚性冲击为主，其中落锤试验装置因可操作性高而受到国内外专家的青睐，然而考虑结构响应中的惯性影响、落锤受重力影响而反弹不足的问题，为更加真实地还原撞击条件，对于柱这类竖向构件应更多的开展足尺试件的水平冲击试验，并且科学调整撞击位置，提高试验数据对理论分析和数值模拟的指导意义。

(3)由于摩擦导致的冲击试验能量损失会影响锤头的冲击速度和能量，而大多数学者在进行试验时为简化工作程序，将下落高度与锤头质量代入相关公式计算得出冲击速度及能量，默认忽略了能量损失，使得冲击试验的结果可能存在一定误差。

(4)目前大多数学者对柱构件在侧向冲击荷载作用下的动力响应研究是单次的，未考虑到实际工程事故中可能会有来自上一层构件或设备跌落造成的二次或多次冲击损伤，且未较少关注冲击损伤后柱的残余力学性能，还不能为柱在遭受冲击荷载下的合理设计及加固防护提供更多的基础数据。

(5)对各类复合材料的加固机理须进行更多的试验研究，优化加固位置、加固方式与抗冲击性能的关系，将是现有柱结构抵御侧向冲击的重要研究方向。

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