沉箱重力式码头爆炸毁伤抢修技术措施

李凌锋　唐廷　韦灼彬

摘要：沉箱重力式码头极有可能遭受来自空中、水下以及侵彻后沉箱内爆炸荷载的作用而发生毁伤，需要结合码头可能的毁伤模式针对性的设计抢修技术措施。基于此，本文利用数值仿真方法得到了不同爆炸荷载下沉箱重力式码头的毁伤，针对每种可能的毁伤模式给出了具体的抢修技术措施。其中，空爆荷载下码头毁伤程度较小，抢修较为方便简单;而水爆及内爆荷载下码头毁伤程度较大，抢修较为复杂和困难。

Abstract： The caisson gravity wharf is very likely to be damaged by the effects of blasting loads from the air， underwater and caisson penetrating. It is necessary to design the repair technical measures combining the relating possible damage modes. Based on this， the numerical simulation method is used to obtain the damage modes of the caisson gravity wharf under different blast loads， and specific repair technical measures are given for each possible damage mode. Among them， the degree of damage to the wharf under air-explosive load is small， which the relating repair is more convenient and simple; while the damage of the wharf under water explosion or inner explosion is large， which the repair is more complicated and difficult.

关键词：沉箱重力式码头;爆炸毁伤;数值仿真;抢修技术措施

Key words： caisson gravity wharf;explosion damage;numerical simulation;repair technical measures

中图分类号：O381;TV32+1                             文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）23-0144-03

0  引言

沉箱重力式码头是一种重要的船岸操作平台，一旦发生破坏将严重影响舰船的后勤补给保障。当前，有关码头建设、维护以及修复可见一些相关的规范[1-5]，但这类规范往往侧重于码头毁伤后的完全修复或永久性加固，无法对于码头的非永久性快速修复提出指导性的技术措施或意见建议。而码头的快速修复往往对于及时恢复码头功能，保障相关任务的顺利实施具有重要意义。因此有必要对码头的抢修技术措施进行研究与设计。

从已有研究来看，码头毁伤的主要荷载来源为爆炸荷载[6]，而不同爆炸荷载下码头的毁伤效果不同[7]。影响爆炸毁伤效果的主要因素为爆炸荷载所发生的位置，可能的位置有三种，即空中爆炸、水下爆炸以及侵彻后沉箱内爆炸。因此本文首先模拟得到了三种不同爆炸位置荷载下沉箱重力式码头的毁伤模式，然后针对每种毁伤模式设计并提出相应的抢修技术措施，从而确保所提出的抢修技术措施具有工程意义及应用价值。

1  典型沉箱重力式码头及爆炸荷载

以某离岸式沉箱重力式码头为例，采用ALE方法[8]，基于LS-DYNA有限元分析软件建立了不同爆炸荷载下沉箱重力式码头全尺寸仿真模型。码头长15.2m、宽20m、高18.5m，水深15m。沉箱部分由5×3个沉箱仓格构成，上部结构包含两侧前沿的胸墙管沟以及道面中间的内管沟。沉箱仓格以及上部结构内填砂。

考虑战时不同爆炸荷载的来源不同，对于空中爆炸以及水下爆炸，其爆炸来源一般为爆破战斗部，尤其以MK8系列战斗部较为典型;而对于沉箱内爆炸，其爆炸来源一般为侵彻战斗部，其中以BLU系列较为典型。

2  空中爆炸后碼头的毁伤与抢修技术措施

空中爆炸后码头的毁伤主要发生在码头上部结构，包括面板以及管沟的毁伤，沉箱部分则保持了较好的完整性与稳定性。不同爆炸位置毁伤情况不同，主要分面板上方爆炸和管沟上方爆炸两种情况。

2.1 面板的毁伤与抢修

面板上方爆炸时码头仅码头面板产生较严重毁伤，毁伤程度由战斗部当量的大小决定。典型毁伤模式如图1（a）所示，码头面板出现贯穿毁伤，形成一贯穿圆洞，码头的其它位置则损伤较小。

针对面板毁伤特点，可设计两种抢修措施。一是直接采取向爆坑灌注早强混凝土的方案进行修补，浇筑顶面向面板顶面取齐，如图1（b）所示;二是直接向爆坑内回填砂取齐至面板顶面并覆盖钢板或A型桥，钢板或A型桥的长度应覆盖爆坑直径，如图1（c）所示。

2.2 管沟的毁伤与抢修

管沟上方爆炸时码头的典型毁伤模式如图2（a）所示。毁伤主要发生在管沟位置，会使管沟产生一爆毁坑洞，管沟其它位置及相邻的面板区域也会产生一定的裂缝损伤。