崔 溦，宋慧芳，张社荣

（天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072）

爆炸荷载作用下大型箱涵的安全性是工程界关注的重要问题，主要涉及两个方面，一是冲击荷载在土中的传播，二是土与结构物的动力相互作用。在理论计算方面，虽然修正后的单自由度分析方法可以近似考虑这种相互作用，但在荷载输入、模型建立、参数选择以至计算结果上都存在较大复杂性和不确定性［1］。数值分析方法可以精确模拟爆炸冲击下地下结构物的响应，但现有的研究方法，无论是有限元、有限差分还是他们之间的耦合算法，一般将爆破过程与结构物响应割裂，直接将爆破荷载以压力的形式施加到结构物上，计算结果的科学性难以得到保证［2－3］。同时，由于爆炸引起的土体大变形的影响，已有的数值算法会因网格扭曲而导致模拟整个爆炸过程存在困难［4］。精确模拟地下结构物爆破响应的主要难点，在于数值模型必须包含药包周围的大变形土体与钢筋混凝土箱涵的复杂体型，并且在计算结果与计算效率上都能满足工程要求［5］。

本文中，以SPH法模拟药包周围土体，以拉格朗日有限元法模拟钢筋混凝土箱涵，通过二者之间耦合研究大型箱涵在爆炸荷载作用下的响应，拟为工程设计与维护提供一定参考。

1 SPH与FE耦合算法

在采用常规有限元方法分析爆炸引起的大变形问题时，由于网格的剧烈扭曲经常会导致计算困难。为了克服这种困难，光滑粒子流体动力学（SPH）作为一种重要的无网格法得到了较广泛的应用［6］。……