Page 149 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

第 46 卷 赵小华，等： 水下接触爆炸作用下混凝土拱板的毁伤特性 第 10 期

σ, σ 11 /MPa σ, σ 11 /MPa σ, σ 11 /MPa σ, σ 11 /MPa

10.61 43.50 16.62 12.77
9.61 39.76 15.12 11.59
8.61 36.02 13.61 10.40
7.61 32.28 12.11 9.22
6.62 28.54 10.60 8.03
5.62 24.80 9.10 6.85
4.62 21.06 7.59 5.66
3.62 17.32 6.08 4.48
2.63 13.58 4.58 3.29
1.63 9.84 3.07 2.11
0.63 6.10 1.57 0.92
−0.37 2.36 0.06 −0.26
−1.36 −1.39 −1.44 −1.45

0.02 ms 0.04 ms 0.06 ms 0.08 ms
图 12 拱板跨度方向应力分布图
Fig. 12 Stress distributions of the arch slabs in the span direction

在 t=0.06 ms 和 t=0.08 ms 时，可以看到在内拱侧形成了环状的压应力带，这是由于在混凝土材料应
变率效应的影响下，冲击波作用于混凝土表面时，除产生沿板厚方向传播的冲击波外，还会产生垂直于
板厚方向的横波，球形传播的冲击波与横波交汇后，形成环状压应力带。
综合分析可知，拱板的毁伤机理如下：首先，在爆炸冲击波及爆轰产物作用下，爆心区域混凝土被压
碎，形成爆坑，如图 13(a) 所示；之后，作用于拱板的冲击波以压缩波的形式沿板厚方向传播，并在拱板底
部自由面发生反射，形成拉伸波后再次作用于拱板，如图 13(b) 所示；当拉应力超过混凝土抗拉强度后，
拱板产生径向扩展的辐射状裂纹，如图 13(c) 所示；随着应力波传播范围的扩大，在拱板曲率影响下，拱
腰区域产生较大的切向应力分量，形成剪切应力集中带，在剪切应力与拉应力的耦合作用下，拱板两侧
拱腰处纵向开裂，形成环状裂纹。此外，裂纹在背爆面拉应力的影响下与迎爆面呈钝角发育，如图 13(d)
所示，这造成了背爆面的环状破碎带区域大于迎爆面的。
Pressure wave Tensile wave

(a) (b)

(c) (d)
图 13 拱板毁伤原理示意图
Fig. 13 Schematic diagram of the principle of arch slab damage

4 参数化分析

4.1 药量的影响
试验中 1.6 g 药量下拱板已经失效破碎，为研究药量变化对拱板动态响应与破坏特征的影响规律，
考虑对 500 mm 跨度的拱板使用 4 种小药量（0.4、0.7、1.0、1.3 g）进行模拟，探究在水下接触爆炸作用下
不同药量对损伤结果的影响。

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