水下爆炸对沉箱重力式码头毁伤效应

董琪 韦灼彬 唐廷 李凌锋 刘靖晗

董琪, 韦灼彬, 唐廷, 李凌锋, 刘靖晗. 水下爆炸对沉箱重力式码头毁伤效应[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(6): 065101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0090
引用本文: 董琪, 韦灼彬, 唐廷, 李凌锋, 刘靖晗. 水下爆炸对沉箱重力式码头毁伤效应[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(6): 065101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0090
DONG Qi, WEI Zhuobin, TANG Ting, LI Lingfeng, LIU Jinghan. Damage effects of caisson gravity wharf under underwater explosion[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(6): 065101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0090
Citation: DONG Qi, WEI Zhuobin, TANG Ting, LI Lingfeng, LIU Jinghan. Damage effects of caisson gravity wharf under underwater explosion[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(6): 065101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0090

水下爆炸对沉箱重力式码头毁伤效应

doi: 10.11883/bzycj-2018-0090
详细信息
    作者简介:

    董 琪(1990- ),男,博士研究生,dq_1990@163.com

    通讯作者:

    唐 廷(1980- ),男,博士,讲师,kublai@126.com

  • 中图分类号: O381; TV32+1

Damage effects of caisson gravity wharf under underwater explosion

  • 摘要: 通过开展不同爆距下水下爆炸对沉箱重力式码头模型毁伤效应试验,对水下荷载进行了采集分析,对毁伤因素、毁伤模式和毁伤机理开展了研究,初步讨论了爆距的影响。结果表明:试验中未形成完整的气泡脉动过程,荷载超压主要出现在冲击波传播阶段,爆炸冲击波、水底反射波和侧壁反射波是主要的毁伤因素;水下爆炸对沉箱重力式码头造成的毁伤程度大、模式多、机理复杂,主要毁伤部位为迎爆面外墙、迎爆侧管沟、封仓板和面板;爆距越近码头毁伤越严重;当爆距过近时,爆炸能量被迎爆面结构变形大量吸收,迎爆面毁伤程度大幅增大,码头其他部位毁伤程度增幅放缓。
  • 图  1  模型三视图和剖面图

    Figure  1.  Three views and sectional views of wharf model

    图  2  试验场地及炸药布设方案

    Figure  2.  Experimental site and explosive position arrangement

    图  3  水下传感器布设方案及实际位置

    Figure  3.  Sensor placement arrangement and actual position

    图  4  水下测点压力时程曲线

    Figure  4.  Underwater shock wave pressure time-history

    图  5  水下接触爆炸码头模型毁伤模式

    Figure  5.  The damage mode of the wharf under contact explosion in water

    图  6  爆距0.5 m码头模型毁伤模式

    Figure  6.  The damage mode of the wharf at the explosion distance of 0.5 m

    图  7  爆距1 m码头模型毁伤模式

    Figure  7.  The damage mode of the wharf at the explosion distance of 1 m

    表  1  主要部位混凝土厚度及配筋情况

    Table  1.   Concrete thickness and matching bar condition of main members

    位置 混凝土厚度/cm 配筋情况 保护层厚度/cm
    仓格外墙 12 双层双向配筋,钢筋直径 1.2 cm,间距 18 cm 2
    仓格内隔墙 8 双层双向配筋,钢筋直径 0.8 cm,间距 9 cm 1.5
    沉箱底板 25 双层双向配筋,钢筋直径 2 cm,间距 18 cm 4
    管沟底板 13 双层双向配筋,钢筋直径 0.6 cm,间距 15 cm 2
    管沟外壁 12 双层双向配筋,钢筋直径 0.6 cm,间距 15 cm 1.5
    面板 6 管沟上部面板单层双向配筋,其他部位不配筋 1.5
    封仓板 6 不配筋
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    表  2  试验方案

    Table  2.   Experimental schemes

    工况 爆炸类型 模型 药包编号 炸药位置
    1 接触爆炸 UW2 c1 贴于迎爆面中间仓格外墙中点,水深 0.9 m 处
    2 非接触爆炸 UW1 c2 正对中间仓格外墙中点,爆距 0.5 m,水深 0.9 m 处
    3 非接触爆炸 UW3 c3 正对中间仓格外墙中点,爆距 1.0 m,水深 0.9 m 处
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    表  3  爆炸冲击波荷载验证

    Table  3.   Verification of explosion shock wave pressure

    工况 冲击波峰值压力/MPa 冲击波比冲量/(kPa·s)
    测量值 计算值 偏差% 测量值 理论计算值 偏差%
    1 13.57 13.08 3.75 1.17 1.94 −39.69
    2 13.58 13.27 2.34 1.00 1.96 −48.98
    3 14.16 13.88 2.02 1.69 2.03 −16.75
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    表  4  冲击波荷载比较

    Table  4.   Compasion of shock wave pressure

    工况 峰值压力/MPa 冲击波比冲量/(kPa·s)
    爆炸冲击波 水底反射波 侧壁反射波 爆炸冲击波 水底反射波 侧壁反射波
    1 13.57 6.05 7.83 1.17 0.16 0.37
    2 13.58 5.73 9.58 1.00 0.15 0.36
    3 14.16 8.68 6.13 1.69 0.26 0.63
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    表  5  沉箱码头模型主要毁伤模式

    Table  5.   Damage modes of caisson gravity wharf.

    毁伤部位 毁伤模式
    整体 1.整体滑移;2.变形;3.混凝土外表面粗骨料拔出
    面板 1.弯曲变形;2.裂缝开展;3.断裂抛出;4.与其他构件交界处拉剪断裂;5.钢筋混凝土粘结破坏
    迎爆面外墙 1.爆炸成坑;2.混凝土冲切破裂;3混凝土破碎失效;4.弯曲破坏;5.钢筋网架挠曲;6.裂缝开展;7.钢筋混凝土粘结破坏
    侧面外墙 1.混凝土局部破碎;2.裂缝开展
    管沟 1.整体倾斜;2.上面板掀飞;3.裂缝开展
    封仓板 1.整体和局部弯曲;2.裂缝开展;3.断裂;4.与其他构件交界处拉剪断裂;5.钢筋混凝土粘结破坏
    仓格横隔墙 1.裂缝开展;2.受弯变形;3.整体位移
    仓格纵隔墙 1.裂缝开展;2.混凝土破碎、剥落;3.钢筋网架鼓曲;4.整体位移
    沉箱底板 无明显毁伤出现
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-21
  • 修回日期:  2018-05-09
  • 网络出版日期:  2019-04-25
  • 刊出日期:  2019-06-01

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