钢筋混凝土结构遭受爆炸冲击荷载时,产生的应力波会对其造成损坏和破坏,如何最大发挥其防护抗爆功能成为设计和优化这类结构的主要问题。为探索层状配筋钢筋混凝土的动态力学性能,以钢筋混凝土小比例模型为冲击试验对象,并结合数值模拟计算,开展了钢筋混凝土动态力学性能和相似规律的研究,对防护抗爆结构的设计、优化和评估有非常重要的实际意义。针对层状配筋的钢筋混凝土物理模型,研究确定对其强度与破坏产生直接影响的参数包括板厚、混凝土材料、钢筋间距和钢筋直径,建立了层状钢筋混凝土的动态模型试验。运用π定理和量纲分析推导出普通混凝土与混凝土模型材料应变率相似比为Cε=1/C1（?）,得出原型和模型的配筋相似条件为钢筋直径和配筋间距相似比符合几何相似比,配筋率相等。基于冲击试验研究了普通混凝土与模型材料的应变率及本构的相似性。混凝土的模型材料微粒混凝土和普通混凝土在静态压缩条件下,两者具有相似的受压破坏形式,并且密度、抗压强度和弹性模量均十分接近。在动态冲击作用下,微粒混凝土与普通混凝土具有相似的应力-应变曲线、相似的波形曲线、相似的应变率效应以及相似的破坏形态,且两者满足应变率相似条件。表明微粒混凝土在动态试验中作为普通混凝土的模型材料是非常适合的。通过钢筋混凝土模型的动态试验研究了层状配筋的钢筋混凝土的动态力学性能,并与素混凝土进行了对比分析。钢筋混凝土的典型动态本构曲线分4个特征阶段:线弹性阶段、弹塑性阶段、损伤软化阶段、卸载阶段。在较低速冲击时,素混凝土反射波形整体可看作是由三个依次变浅的小“V”组成,而钢筋混凝土反射波可看作两个依次变浅的大“V”形;在较高速冲击时,两者的反射波波形均可看作两个依次变浅的大“V”形组成,两者的透射波幅值随时间急剧振荡衰减,并且钢筋混凝土的透射波振荡的更为严重。素混凝土和钢筋混凝土的动态强度仅表现了一定的应变率效应,而两者的冲击速度和极限应变的应变率效应特别明显,与应变率呈较好的线性关系。在相同冲击速度作用下,两者的应力-应变曲线关系非常相似。钢筋的加入对混凝土的强度和变形有增强作用也有减弱作用。结合试验和有限元方法,探讨了配筋率及配筋形式对钢筋混凝土动态力学性能的影响,得到了最佳配筋。在不同的加载条件下,配筋率ρ同为0.9%时,φ3.8mm钢筋混凝土试件的强度和应变大于φ2.2mm的试件;配筋率同为1.4%时,φ3.4mm试件的强度和应变明显高于φ2.8mm的试件。说明配筋率相同直径大的试件的强度和应变高。配筋间距同为35mm,φ3.4mm的试件的强度和应变大于φ2.8mm的试件;配筋间距同为25mm,φ2.8mm试件的峰值应力和应变整体上高于φ2.2mm的试件。说明配筋间距相同直径大的试件的强度和应变高。直径同为2.8mm,钢筋间距为25mm的试件的峰值应力和应变略大于钢筋间距为35mm的试件。说明配筋直径相同间距小的钢筋混凝土试件的强度和应变高。随着配筋率ρ由0依次提高到0.9%、1.0%、1.4%,动态强度整体表现出明显的提高,极限应变整体呈上升的趋势,ρ=1.4%为最佳配筋率。说明配筋率越高,强度和极应变越高。在配筋间距同为35mm和25mm的钢筋混凝土试件,配置的钢筋直径越大,试件的动态强度和极限应变越高;当钢筋直径增加到一定值后,试件的强度和应变开始降低。直径同为2.8mm的试件,配筋间距越小,试件的强度和应变越高;当钢筋间距小到一定值后,强度和应变开始降低,钢筋间距为25mm试件的配筋为最佳配筋。配筋率在0.2%～1.41%的范围内,随着配筋率的提高,钢筋混凝土的强度和应变随着增加或减少,在配筋率ρ=1.41%的试件强度最高,配筋率ρ=1.48%的试件应变最高;之后随着配筋率的提高,钢筋混凝土的强度和应变整体开始降低。φ2.8mm、配筋间距25mm、ρ=1.41%是使钢筋混凝土的动态性能达到最佳的配筋。冲击试验模拟计算所得应力波形、应力应变曲线弹性段、动态峰值应力等均与试验情况一致。模拟结果与试验得到的结论相符,且比试验配筋范围更广、所得结论更全面。表明建立的实验模型是合理的,选用的材料模型和模拟方法能够较准确地描述钢筋混凝土材料的动力学性能。基于相似原理,以最佳配筋的试件为模型,与模型配筋相似的钢筋混凝土为原型进行大直径SHPB冲击试验模拟,研究了钢筋混凝土原型和模型的动态相似问题。与模型配筋相似的φ270mm×250mm钢筋混凝土原型试件和最佳配筋的模型试件的应变率相似比Cε=0.08Cl/Cv+0.43,表明钢筋混凝土原型和模型的应变率相似比不服从严格的几何相似,与冲击速度相似比成正比。