钢箱梁结构体系作为桥梁结构承受车辆荷载的直接受力构件,其在爆炸冲击作用下的动力特性和损伤模式,是研究大跨桥梁抗爆性能的一个重要内容。现有桥梁抗爆研究主要以数值模拟为主,且主要集中在爆炸效应（包括爆炸当量和爆炸位置）对其破坏模式的影响上。本课题采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法,对钢箱梁节段缩尺模型在近距爆炸作用下的破坏模式、破坏机理及影响因素进行了深入的研究。本文主要开展了以下几方面的研究工作:（1）以某悬索桥钢箱梁节段为缩尺（缩尺比例1:10）研究对象,进行钢箱梁结构的近距离爆炸冲击试验。钢箱梁截面形式选用工程中常用的单箱双室和单箱三室结构,从材料选用、缩尺模型设计、爆炸物及测试仪器的选用及试验装置、装药位置等方面确定试验方案。通过改变钢箱梁的结构参数,共进行了14个工况（GL-系列）的钢箱梁缩尺模型爆炸试验。试验结果表明,在近距离爆炸作用下,爆炸冲击波只对离爆炸点最近的区隔板范围造成应力集中,该区格发生塑性大变形或破口;在药量增大的情况下,破口范围会超越加劲肋和横隔板,加筋肋屈曲失效;破坏状态与破坏程度是一个多参数共同影响的综合结果。从试验结果来看,顶板厚度、U肋、横隔板间距等参数均可通过有效设计提高钢箱梁的抗爆性能,尤其是U肋的约束作用尤为显著（破坏程度的降低幅度达到80%以上）。（2）通过改变钢箱梁顶板铺装条件,对设置铺装层的钢箱梁模型（共8个工况,PZL-系列）进行了爆炸试验研究。试验从钢箱梁顶板的破坏范围及程度、应变值的变化及铺装层自身的破坏程度三个方面,对比了配有钢丝网的混凝土铺装层和配置纤维类材料kevlar布的混凝土铺装层的抗爆效果。试验结果表明,铺装层中增加钢丝网夹层及纤维类吸能材料,均可以有效提高混凝土铺装层的抗爆性能（减少钢箱梁顶板破坏程度可达50%以上）。其中增设kevlar布的钢丝网混凝土铺装层抗爆能力优于单纯设置钢丝网的混凝土铺装层;设置双层钢丝网的混凝土铺装层的抗爆性能优于设置单层钢丝网的混凝土铺装层;设置铺装层后,对钢箱梁顶板在爆炸荷载作用下的的相同位置处的应变时程曲线峰值有显著的降低及滞后性;对混凝土铺装层来说,钢丝网对限制混凝土开裂效果明显;将纤维类吸能材料（如kevlar布）放入混凝土中,可以提高混凝土铺装层的抗爆性能,表现为混凝土剥落面积和碎片体积增加、钢箱梁顶板的塑性变形减小;纤维类吸能材料的厚度在达到一定厚度时,会加剧铺装层的破坏,需要进行合理设计和优化。（3）参照小剂量装药战斗部爆炸威力常用测试方法,采用了偏离炸药起爆点的超压测试方法,并通过误差分析,在经典理论公式的基础上,得到考虑钢箱梁变形破坏的冲击波反射系数。试验结果表明,超压时程曲线的峰值与传感器距离炸药的比例距离y₁^’’成反比;顶板破口会吸收冲击波能量,表现在有些工况比例距离相同,但由于结构或材料不同导致顶板破坏程度不同时,超压值会有较大不同;所有工况超压时程曲线在3500us和4000us附近均有反射信号;如果箱梁顶板发生塑性变形或轻微的开裂,曲线中两个反射信号之间的曲线相对比较平滑;如果箱梁顶板发生较为严重的开裂、加劲肋屈曲等严重破坏情况时,则曲线中两个反射点之间会发生较为严重的干扰信号。考虑箱梁顶板变形等因素,取冲击波反射系数δ=1.63时,通过误差分析,该反射系数对应的超压计算值与实测值吻合度较好,标准方差σ最小。（4）应用矩形薄板塑性大变形理论,通过解析法和能量法,对钢箱梁顶板区格破坏模式进行了理论分析与计算。由于近距离爆炸引起的钢箱梁顶板变形主要集中在离炸药最近的区格,分析中忽略相邻区格的变形,近似认为爆炸冲击波引起的破坏全部集中到这个区格范围。单独拿出这个区格进行分析,近似按四边固支矩形板考虑,对其破坏状态和最大挠度变形值进行分析计算,并与试验中破坏状态实测值进行了对比。提出了钢箱梁顶板开裂临界状态的最小炸药量Q*,通过试验炸药量与最小炸药量Q*进行对比,预测箱梁顶板的破坏状态及破坏的程度,其预测结果与试验结果基本吻合,两者差距越大,其钢箱梁顶板破损的程度越大。另外,从公式Q*的推导可以看出,结构的破损与比例距离、材料的极限强度、顶板的厚度有关系,当比例距离接近时,材料的极限强度和顶板的厚度及区格尺寸是影响结构破损的主要因素。（5）在试验的基础上,进一步改变钢箱梁顶板厚度与加劲肋厚度,对这两个参数在钢箱梁顶板区格破坏的影响程度上进行了数值模拟研究。模拟结果发现:顶板破口直径大小由顶板与加劲肋厚度比值（刚度比）决定,顶板纵桥向破口直径大于横桥向破口直径。当顶板与加劲肋厚度比值一定时,减小加劲肋厚度引起的顶板纵向开裂尺寸大于变顶板厚度引起的顶板纵向开裂尺寸,差值最大可达17%;减小加劲肋厚度引起的顶板凹洞深度大于变顶板厚度引起的顶板凹洞深度,差值最大可达92%。说明增加板厚对减小顶板凹洞深度和近似塑性破坏体积效果显著（最大可较小90%左右）,也可有效减小沿纵向开裂尺寸。