Page 84 - 《爆炸与冲击》2026年第01期

第 46 卷 董 琪，等： 水下接触和近场爆炸作用下沉箱码头的毁伤特性 第 1 期

仓格填砂的透射压缩波压力仅为 14.53 MPa，小 600
Concrete structure of caisson wharf
于横隔板的初始压缩波。在整个冲击波荷载传 500 Sand filled in cabin
播过程中，仓格 2 内填砂的荷载明显低于仓格 1， 400 Cabin 1 sand Cabin 2 sand
且衰减速度更慢，冲击波到达码头背爆面外墙时 300
已降至 6.08 MPa，外墙迎爆面的透射压缩波峰压 p max /MPa
为 8.02 MPa。爆炸冲击波在沉箱内传播时间约 200 Transverse partition Back face
wall
为 5.6 ms，此后冲击波在仓格内填砂和沉箱构件 100
之间反射传播，形成复杂波系持续作用于沉箱码 0
头结构，但其峰压很小，产生的毁伤作用可忽略 0 −20 −40 −60 −80 −100 −120 −140 −160
R/m
不计。
图 7 沉箱码头内爆炸荷载峰压沿 R 向的变化
3.3 沉箱码头毁伤发展历程
Fig. 7 Variation of the peak pressure in wharf
图 8 为水下接触爆炸时沉箱码头模型的毁
along the R direction
伤发展过程。炸药引爆后，爆轰产物和爆炸冲击
波迅速作用于码头迎爆外墙，此时外墙承受的冲击波荷载远大于混凝土动态抗压强度，当 t=0.2 ms 时，混
凝土单元大量失效而被删除，当 t=0.6 ms 时，中间仓格 1 外墙已形成贯穿破口和大范围的爆坑，钢筋外露
向内凹陷，外墙整体内凹，毁伤逐步扩展至两侧仓格外墙和纵隔墙。此后，虽然冲击波已传播至仓格 1
填砂，但外墙受到爆轰产物形成的气泡膨胀作用而持续内凹变形，码头外墙的毁伤现象持续发展，同时
码头上部封仓板与外墙的交界处在水下冲击波、气泡膨胀和外墙内凹变形的共同作用下，向上变形而形
成横向裂缝，码头仓格 1 纵隔墙受压弯曲变形并形成一定损伤。当 t=2.2 ms 时，冲击波传播至横隔墙，横
隔墙由中部区域向四周产生一定损伤，横隔墙与纵隔墙的连接部位因应力集中同样产生一定损伤，横隔
墙向内轻微凹陷。当 t=5.6 ms 时，冲击波在结构内的传播基本结束，仓格 2 内部出现轻微毁伤和变形，码
头结构内横、纵隔墙变形和毁伤基本完成，码头上部面板损伤沿爆炸冲击波传播方向逐渐减弱，面板与
管沟连接部位开始出现混凝土单元失效。码头模型在气泡膨胀的持续作用下，迎爆外墙与上部结构的
连接区域的横向裂缝长度持续增加，裂缝宽度持续加大，形成通长裂缝并沿厚度方向贯穿外墙，爆坑周
边破碎混凝土和外露钢筋网架在膨胀气泡的推动下不断向内持续弯曲变形。当 t=12.8 ms 时，码头迎爆
面、管沟及侧面的变形和毁伤基本完成，码头上部面板由纵、横贯穿裂缝断裂成多个部分。此后，受惯
性和气泡膨胀作用，码头出现面板掀飞、封仓板隆起等宏观现象，码头迎爆面爆坑略有扩展。

Damage
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
t=0.2 ms t=0.6 ms t=2.2 ms t=5.6 ms t=12.8 ms
图 8 码头变形及毁伤发展过程
Fig. 8 Process of the deformation and damage of wharf

4 水下近场爆炸下沉箱重力式码头结构毁伤特性

4.1 模拟结果验证
通过比例爆距 R /W 1/3 描述水下爆炸的荷载特征，R 为爆炸距离，W 为炸药当量，试验中爆距为
e
e
0.5 m，比例爆距在 0.3～0.8 m/kg 1/3 之间 [24] ，属于水下近场爆炸。相较于水下接触爆炸，水下近场爆炸下

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