Page 151 - 《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

DAMAGE-T
(AVG: 95%)
0.853
0.782
0.711
0.640
0.569
0.498
0.426
0.355
0.284
0.213
0.142
0.071
400 mm 450 mm 500 mm 550 mm 600 mm 0

图 16 不同跨度的拱板在水下爆炸荷载下的损伤模式
Fig. 16 Damage modes of arch slabs with different spans subject to underwater explosive loads

2.3 42.5

Plastic dissipation energy/J 2.1 42.0 41.61 J 41.75 J
2.2
2.0
41.5
1.9
1.8
400 450 500 550 600 41.0 40.63 J
Span/mm Total dissipated energy/J 40.55 J
40.0 40.5 39.95 J
Viscous dissipation energy/J 39.5 40.0

39.0
38.5
39.5
38.0
37.5
400 450 500 550 600 39.0 400 450 500 550 600
Span/mm Span/mm
(a) Dissipation energy (b) Total energy dissipation
图 17 不同跨度拱板在爆炸过程中的耗散能
Fig. 17 Dissipated energy of arch slabs with different spans during the explosion process

从图 17 中可以看出，拱板总体的耗散能随着拱板跨度的增大而增大，跨度为 600 mm 的拱板，即半
圆形拱板比跨度为 400 mm 的拱板总耗散能增大了 4.5%，即，大跨度的拱板损伤大于小跨度的拱板。这
是由于在水下环境中，当起爆点位于内拱侧时，爆炸冲击波主要作用于拱板的凹面，大跨度的拱板为冲
击波提供了更大的传播反射空间，导致冲击波在结构内部发生多次反射与叠加，形成更大的局部应力集
中和高应变区，加剧了结构的破坏。小跨度拱板尺寸相对较小，凹面空间也随之减小，冲击波消散至水
中的范围更大，在结构中反复传播和叠加的次数有所降低，因而损伤程度更低。

5 结 论

结合爆炸试验与数值仿真方法，针对水下工况，探究了接触爆炸作用下混凝土拱板的毁伤特性。通
过分析拱板剥落碎片的质量分区，结合爆炸荷载下拱板内部冲击波的传播过程，揭示了拱板内拱侧受到
爆炸荷载时的破坏模式和损伤机理。此外，参数化分析了药量与拱板跨度对损伤结果的影响，得到的主
要结论如下。
(1) 水下接触爆炸作用下，拱板内拱侧跨中区域形成由环状裂纹和辐射状裂纹组合而成的环状破碎
带。拱板跨度由 500 mm 增大至 600 mm 后，相对破碎带面积增大了 37.3%，相对最大直径增大了 9.7%；

TNT 等效药量由 1.6 g 增大至 4.7 g 后，拱板在远超承载力的爆炸荷载下分解为碎块状。

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