基于随机分布抛石模型的重力式沉箱码头水下爆炸毁伤数值模拟分析

摘要

港口和码头在国家安全中起着关键作用。一旦受到蓄意或意外爆炸的威胁，损失将是灾难性的。因此，有必要分析码头结构在爆炸荷载作用下的损伤特征，为码头结构的防护设计提供参考。本研究基于MATLAB编程开发，提供了一种沉箱码头填石骨料模型的生成方法。结合试验数据，用数值模拟的方法对水下爆炸荷载作用下重力式沉箱码头的损伤破坏效应进行了分析，得到了重力式填石沉箱码头典型的毁伤特征。通过与现场试验数据的对比，验证了数值模拟的建模精度。利用已验证的数值模型，得到了填砂沉箱码头和填石沉箱码头的损伤特征和冲击波传播规律。研究发现：填石沉箱码头的破坏程度大于填砂沉箱码头，所以以往实验中采用简化的填砂模型是不准确的，无法表现真实的毁伤情况，建议使用填石码头模型进行研究；沉箱在爆炸冲击荷载作用下，填石码头由于填石刚度大，外墙迎爆面变形较小；填砂码头内部填砂刚度较小，有一定的流塑性，外墙迎爆面变形较大；填石沉箱码头仓室内冲击波传播速度比填砂沉箱码头快，但填石沉箱码头仓室内冲击波的衰减程度要大。

关键词

水下爆炸 / 重力式沉箱码头 / 填石骨料 / 毁伤分析 / 数值模拟

基金资助

国家自然科学基金面上项目(No.51979257)