水下爆炸对高桩码头毁伤效应的试验研究

刘靖晗 唐廷 韦灼彬 李凌锋

刘靖晗, 唐廷, 韦灼彬, 李凌锋. 水下爆炸对高桩码头毁伤效应的试验研究[J]. 爆炸与冲击, 2020, 40(11): 111408. doi: 10.11883/bzycj-2019-0467
引用本文: 刘靖晗, 唐廷, 韦灼彬, 李凌锋. 水下爆炸对高桩码头毁伤效应的试验研究[J]. 爆炸与冲击, 2020, 40(11): 111408. doi: 10.11883/bzycj-2019-0467
LIU Jinghan, TANG Ting, WEI Zhuobin, LI Lingfeng. Experimental research in damage effects of high-piled wharf under underwater explosion[J]. Explosion And Shock Waves, 2020, 40(11): 111408. doi: 10.11883/bzycj-2019-0467
Citation: LIU Jinghan, TANG Ting, WEI Zhuobin, LI Lingfeng. Experimental research in damage effects of high-piled wharf under underwater explosion[J]. Explosion And Shock Waves, 2020, 40(11): 111408. doi: 10.11883/bzycj-2019-0467

水下爆炸对高桩码头毁伤效应的试验研究

doi: 10.11883/bzycj-2019-0467
基金项目: 军队后勤科研计划(CHJ13J006);海军工程大学科研资助立项项目(425517K210)
详细信息
    作者简介:

    刘靖晗(1990- ),男,博士研究生,1226001717@qq.com

    通讯作者:

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

  • 中图分类号: O381; TV32.1

Experimental research in damage effects of high-piled wharf under underwater explosion

  • 摘要: 为了研究水下爆炸作用下高桩码头的破坏模式和毁伤机理,考虑不同炸药位置,设计制作2个高桩码头模型,进行水下爆炸试验,记录了水下荷载数据和码头模型毁伤现象,探析了炸药位置对高桩码头毁伤效应和破坏机理的影响。研究表明:水下爆炸作用下码头受到2次超压荷载,分别为初始冲击波、水底反射波组成的冲击波载荷和气泡脉动载荷;水下爆炸作用下,高桩码头的主要毁伤部位为桩基的中部和顶部、面板、纵梁以及面板与纵、横梁连接处;炸药位置直接影响高桩码头破坏模式,减小爆距会加剧桩基毁伤效应,当炸药位于面板下方时,码头上部梁板结构的毁伤程度较大。
  • 图  1  试验场地、炸药及传感器布设方案(HW1)

    Figure  1.  Experimental site, explosive and sensor position arrangement (HW1)

    图  2  试验场地、炸药及传感器布设方案(HW2)

    Figure  2.  Experimental site, explosive and sensor position arrangement (HW2)

    图  3  水下压力时程曲线

    Figure  3.  Underwater pressure histories

    图  4  水下爆炸高桩码头模型破坏现象(HW1)

    Figure  4.  The damage phenomena of the high-piled wharf model under underwater explosion (HW1)

    图  5  水下爆炸高桩码头模型破坏现象(HW2)

    Figure  5.  The damage phenomena of the high-piled wharf model under underwater explosion (HW2)

    表  1  主要构件参数(单位为mm)

    Table  1.   Matching bar condition of main members (unit in mm)

    构件尺寸配筋情况保护层厚度
    面板(HW1)3800×2300×100双层双向配筋$\varnothing $6@20020
    面板(HW2)2600×2300×100双层双向配筋$\varnothing $6@20020
    横梁肋部纵筋2$\varnothing $8
    翼缘纵筋6$\varnothing $8
    箍筋$\varnothing $6@200
    20
    纵梁纵筋4$\varnothing $8
    箍筋$\varnothing $6@125
    20
    120×120×3100纵筋4$\varnothing$10
    上部箍筋$\varnothing $6@200,下部箍筋$\varnothing $6@400
    20
     注:纵梁箍筋仅在纵、横梁交界处布置;桩基为预制,码头面板、横梁、纵梁为现场整体浇筑。
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    表  2  1 kg乳化炸药与1 kg TNT水下爆炸荷载比较

    Table  2.   Comparison of underwater explosion load between 1 kg emulsion explosive and 1 kg TNT

    Pm/MPaI/(Pa·s)pm/MPai/(Pa·s)T/s
    乳化炸药 (HW1)17.911 782.093.02822.800.017
    TNT19.482 695.313.0213 892.070.280
    δ/%−8.06−33.820 −94.08−93.930
    乳化炸药 (HW2)18.252 066.175.761 026.390.017
    TNT20.442 799.483.1514 496.070.280
    δ/%−10.71−26.2082.86−92.92−93.930
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    表  3  高桩码头模型毁伤效应

    Table  3.   Damage effect of high-piled wharf

    码头部位毁伤效应
    HW1
    炸药位于4个桩基之间,面板下方,爆距0.61 m
    HW2
    炸药位于2个桩基中间,纵梁下方,爆距0.29 m
    桩基1. 桩中迎爆棱边形成爆坑,桩中背爆面形成水平裂缝;
    2. 桩顶迎爆面与横梁连接处剪切破坏,桩顶背爆面混凝土压坏;
    3. 桩底产生轻微位移。
    1. 桩中混凝土贯穿破坏,钢筋裸露向外侧变形;
    2. 桩顶混凝土破坏严重,破坏贯通或形成塑性铰;
    3. 桩底产生明显位移,出现水平裂缝。
    面板1. 面板向上弯曲隆起,顶部形成裂缝;
    2. 面板顶部长边侧混凝土破坏,钢筋裸露;
    3. 面板底部与纵横梁连接处混凝土撕裂破坏,钢筋裸露。
    1. 面板向上弯曲隆起,顶部形成细微裂缝;
    2. 面板底部与纵横梁连接处形成水平裂缝。
    横梁横梁与面板连接处混凝土撕裂破坏,钢筋裸露向上拔起。横梁与面板连接处形成水平裂缝。
    纵梁1. 纵梁与面板连接处混凝土撕裂破坏,钢筋裸露向上拔起;
    2. 纵梁形成轻微斜裂缝。
    1. 纵梁与面板连接处形水平成裂缝;
    2. 纵梁形成对称斜裂缝。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-13
  • 修回日期:  2020-02-12
  • 刊出日期:  2020-11-05

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