Page 86 - 《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

区域，试验中码头面层的破坏区域集中在前 2/3 区域，面板被横向和纵向裂缝“切割”，部分面板被掀
飞，导致管沟裸露，数值模拟结果与试验结果较为一致，受限于计算时长，数值模拟中码头面板虽存在向
上位移但尚未掀飞。码头侧墙损伤较为轻微，损伤区域集中在靠近外墙和面层区域，试验中侧墙形成由
面层中部区域向外墙的 45°细微斜裂缝，数值模拟受限模型尺寸原因难以模拟。
图 11 为沉箱码头仓格内的损伤现象，仓格内毁伤均主要位于迎爆面中间仓格的隔墙和封仓板。封
仓板与隔墙的交界处、隔墙与外墙的交界处均出现轻微损伤，隔墙中部区域出现局部轻微损伤，试验中
的隔墙交界处以及隔墙上的细微裂缝分布与数值模拟中的损伤云图分布较为吻合。

Damage
1.0
0.9
0.8
149 cm 149 cm 0.6
0.7
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
86 cm 86 cm
(a) Front transverse partition (b) Reverse transverse partition (c) Internal partition
图 11 内隔墙毁伤现象对比
Fig. 11 Comparison of the damage phenomena of interior partition
4.2 荷载在结构内的传播

图 12 为码头内与炸药相同高度区域，爆炸
80 Sand filled in cabin
荷载峰压沿 R 向的变化情况。炸药起爆后，水下 Concrete of caisson wharf
70
冲击波传播至沉箱码头时，外墙迎爆面峰压达 60 Cabin 1 sand Cabin 2 sand
80.14 MPa，冲击波压力在混凝土内衰减迅速，到 50
达外墙背爆面时峰压为 46.77 MPa，由于填砂的 p max /MPa 40 Blast-facing wall Transverse partition Back face
阻抗低于混凝土，仓格内填砂透射压缩波降至 30 wall
27.12 MPa，并迅速衰减，待冲击波传播至横隔墙 20
时已降至 10.89 MPa，横隔墙内透射压缩波则上 10
0
升至 12.74 MPa。水下近场爆炸时，冲击波在沉 0 −20 −40 −60 −80 −100 −120 −140 −160
R/m
箱码头内的传播、衰减规律与接触爆炸基本一
致，近炸药侧的仓格 1 受到较大荷载，迎爆外墙 图 12 沉箱码头内爆炸荷载峰压沿 R 向的变化
和仓格 1 隔墙均存在一定损伤。 Fig. 12 Variation of load in wharf along the R direction
4.3 毁伤过程分析
图 13 为水下近场爆炸下码头模型的变形与毁伤发展过程。炸药起爆后，爆炸冲击波以球面波的形
式向外传播，当 t=0.4 ms 时，首先作用于码头迎爆面中部，迎爆外墙向内凹陷，迎爆面和背爆面混凝土单
元逐渐失效，当 t=0.8 ms 时，码头迎爆面已形成大面积毁伤区域且整体内凹，在外墙变形影响下，沉箱顶
部与上部结构的连接区域出现较深的横向通长裂缝。当 t=1.8 ms 时，码头迎爆面毁伤和变形初步完成，
爆炸冲击波在结构内继续向后、向上传播，横隔墙和封仓板出现变形，损伤持续发展，当 t=4.6 ms 时，纵
隔墙毁伤基本完成，面板变形和损伤发展迅速，沿冲击波传播方向向后延伸，逐渐形成横向通长裂缝和
纵向细微裂缝。当 t=13.6 ms 时，码头持续受到气泡膨胀作用，迎爆面外墙中部毁伤区域进一步扩展、加
深，码头侧面毁伤发展和面板断裂形态基本完成，背爆面外墙和仓格内损伤较为轻微。
在水下接触和近距离爆炸试验中，由于气泡持续膨胀冲出水面破碎，未能形成一次气泡脉动过程，
沉箱码头的损伤主要在水下爆炸冲击波阶段造成，冲击波在沉箱内会发生多次反射和透射现象，冲击波

011105-11