美国“9.11”事件以来,恐怖活动已成为当今国际社会安全的重要威胁之一,桥梁作为交通生命线的咽喉工程,自然成为恐怖爆炸袭击的主要目标之一;此外,油气、烟花爆竹等在运输过程中的意外爆炸,对桥梁工程所造成的危害也不容忽视。目前,我国公路桥梁总数已超过85万座,其中混凝土梁桥超过90%,这些桥梁结构都没有进行抗爆及其防护设计。无论战时还是和平时期,都要保障重要交通生命线工程咽喉桥梁结构的安全和畅通,因此桥梁结构的抗爆及其防护研究对改善现有设计理念、提高交通基础设施的安全和防灾能力具有重要的理论意义和工程实用价值。本文以预应力混凝土连续梁桥为工程背景,旨在研究其桥下爆炸荷载下的压力场分布规律、动力响应和破坏模式,主要研究工作包括:(1)设计制作了一座两跨预应力混凝土连续梁桥结构1:5缩尺模型,进行不同爆炸位置、不同当量下的桥下爆炸试验研究,试验共包含7个工况,分为三个阶段进行。(2)对桥下爆炸时自由场超压,柱身反射超压和T梁底反射超压进行了测试和分析,基于非线性有限元显式动力分析软件LS-DYNA对桥下爆炸时爆炸波与模型桥之间的相互作用进行了模拟。(3)对近距离爆炸下模型桥墩柱的动力响应和破坏模式进行了测试和分析,在LS-DYNA中建立模型桥墩柱的三维局部模型对试验过程进行数值模拟,对近场爆炸荷载下墩柱局部破坏机理进行了分析,并研究了轴压比和边界条件等参数对墩柱局部破坏的影响。(4)进行了接触爆炸作用下预应力混凝土连续梁桥的倒塌破坏试验及分析,建立了两跨预应力混凝土连续梁桥模型的精细化三维有限元模型,采用分阶段法对模型桥在接触爆炸下的局部破坏及倒塌过程进行了模拟,对接触爆炸情况下墩柱局部破坏机理以及爆炸后的重力倒塌过程进行了分析。获得的主要结论如下:(1)实测预应力混凝土连续梁桥桥下爆炸自由场超压时程、柱身超压时程以及T梁梁底超压时程曲线均呈现多峰分布的特点,地面成坑会导致波前到达时间滞后和超压峰值明显下降,实测自由场超压峰值大于UFC 3-340-02查表值,实测自由场正压持时小于UFC 3-340-02查表值。(2)基于LS-DYNA软件建立的包含地面、空气域、炸药和预应力混凝土连续梁桥的三维空间模型能够较为准确地反映试验过程中的压力场分布,数值模拟显示:冲击波遇到T梁梁肋、横隔板和墩柱会发生反射和绕射,梁肋间冲击波存在多次反射作用和密闭空间约束效应;超压峰值沿柱高整体呈减小趋势,但超压峰值在柱中和柱顶都有回升现象,其中迎爆面回升幅度较大。(3)预应力混凝土连续梁桥墩柱近距离爆炸试验表明:墩柱迎爆面出现多条横向裂缝但混凝土并未脱落,侧面混凝土保护层的剥落露筋,而背爆面的混凝土受损程度较轻。建立的局部数值分析模型能较好地模拟墩柱在近距离爆炸作用下的局部破坏现象以及其动力响应特征,模拟结果分析表明:近距离爆炸作用下,由泊松效应引起的膨胀会导致侧面混凝土保护层剥落;由于墩柱横截面的边界效应,应力波在柱内传播是非一维的;承台和墩柱相接区域冲量较大,爆炸冲击波在墩柱表面的绕射效应是相当有限的。参数分析表明:轴压比对墩柱在近距离爆炸作用下的局部破坏有一定的影响,而桥梁上部结构与桥墩之间的约束效应对其影响不大。(5)墩柱底部在接触爆炸作用下主要发生局部冲剪破坏,轴力的大小对墩柱在接触爆炸下的毁伤程度有着显著的影响;而当双柱墩在接触爆炸情况下柱底被炸穿从而丧失大部分承载力后,在没有外力作用的情况下,模型桥会在自重作用下出现倒塌破坏。(6)墩柱底部接触爆炸作用下,连续梁桥固定支座处桥面测点加速度时程曲线变化趋势与其它测点有所不同,背爆面所在跨的加速度响应峰值的最大值比迎爆面所在跨的要小的多;负弯矩段预应力筋测点响应开始时间明显早于正弯矩段测点,且负弯矩段测点的变化幅值大于正弯矩段测点的变化幅值。(7)建立的数值模型可以较好地模拟接触爆炸情况下墩柱底部的冲剪破坏模式和柱身裂缝分布,能够较好地再现爆炸冲击波传播以及与结构相互作用的全过程;采用分阶段数值模拟方法可以重现试验过程中模型桥在自重作用下的倒塌破坏过程,其中中墩墩顶现浇段两侧的T梁混凝土出现拉裂现象,对于负弯矩段预应力筋,中墩墩顶处预应力筋单元拉力呈现出明显的下降趋势,其它位置处单元拉力没有明显的变化;对于正弯矩区预应力筋,靠近跨中的预应力筋单元拉力呈现出增大的趋势,靠近锚固端的预应力筋单元拉力则呈现出减小的趋势。