随着桥梁抗震设计对安全性与可恢复性的要求不断提升，传统挡块在大震作用下易出现脆性破坏、耗能能力不足等问题。基于“保险丝”理念的内凹型蜂窝芯结构挡块，因其负泊松比特性与优异的耗能能力，成为新一代抗震构件的研究热点。通过有限元分析与实桥模拟验证，该类挡块在中小震下保持弹性，在大震下实现强度退化，有效保护桥梁下部结构。以下从结构设计、性能验证与市场应用等方面展开分析。

  一、保险丝挡块结构设计融合负泊松比蜂窝芯优势

  《2025-2030年中国保险丝行业市场调查研究及投资前景分析报告》保险丝挡块采用内凹型蜂窝芯结构，结合背部三角钢板支撑与外部刚性围挡，形成三层构造体系。蜂窝芯由多个内凹六边形胞体组成，具备负泊松比特性，即在受压时材料向内部收缩，密度增大，刚度提升。该结构在受力过程中表现出良好的延性与能量吸收能力，适用于中小跨径桥梁的抗震设防。

  保险丝市场分析提到通过调整蜂窝胞体的壁厚(2.0mm、3.0mm、4.0mm)，可控制挡块的初始刚度与承载力。壁厚越大，挡块强度越高，耗能能力越强，但强度退化阶段延后。设计时需平衡承载力与“保险丝”功能的实现，确保在大震下能够及时进入退化阶段，降低对下部结构的影响。

  二、保险丝挡块力学性能通过有限元分析验证

  采用ABAQUS软件对挡块进行拟静力分析，模拟地震作用下主梁与挡块的碰撞行为。加载方式为循环递增位移，增幅为2mm，直至结构破坏。分析结果显示：

  壁厚2.0mm时，挡块表现为脆性破坏，承载力达到峰值后迅速下降，耗能能力弱;

  壁厚3.0mm时，滞回曲线饱满，塑性变形能力增强，强度退化平缓，满足“保险丝”性能要求;

  壁厚4.0mm时，承载力进一步提升，但强度退化阶段延后，可能影响下部结构安全。

  因此，推荐采用3.0mm壁厚的蜂窝芯结构，既能保证足够的承载力，又能在适当时机实现强度退化，发挥保险丝作用。

  三、保险丝挡块在实桥模拟中展现优异抗震性能

  以某七跨三联简支梁桥为例，建立OpenSees有限元模型，模拟其在多遇、基本与罕遇地震下的响应。挡块设计横向力为650kN，基于最大地震响应力629kN确定。模型中挡块采用两节点单元模拟，材料本构关系根据力-位移曲线简化三折线模型定义。

  在9条地震波作用下，主梁最大横向位移在罕遇地震下仍控制在设计范围内，墩底最大剪力与弯矩在挡块退化阶段显著降低，表明上部结构惯性力有效减小，下部结构得到保护。挡块在中小震下处于弹性或强度上升阶段，在大震下进入强度退化阶段，符合“保险丝”设计理念。

  四、保险丝挡块市场应用前景广阔，具备可更换优势

  保险丝挡块因其结构简单、性能稳定、震后易于更换，具备广阔的市场应用前景。与传统混凝土挡块相比，其延性更好，破坏模式可控;与钢挡块相比，其刚度可调，避免大震下对下部结构产生不利影响。

  内凹型蜂窝芯结构在受压后体积收缩，便于震后更换蜂窝芯，降低维护成本。该特性使其在地震多发地区的中小跨径桥梁中具有重要推广价值，尤其适用于对快速恢复通行能力有较高要求的交通干线。

  总结

  基于保险丝理念的内凹型蜂窝芯挡块，通过结构创新与性能优化，实现了在中小震下的稳定承载与大震下的可控退化。有限元分析与实桥模拟验证表明，该挡块具备良好的耗能能力与抗震性能，能够有效保护桥梁下部结构。随着抗震设计对可恢复性与经济性要求的提升，保险丝挡块将在桥梁工程中得到更广泛的应用，推动抗震构件向智能化、模块化方向发展。