沉箱重力式碼頭爆炸毀傷搶修技術(shù)措施

李凌鋒　唐廷　韋灼彬

摘要：沉箱重力式碼頭極有可能遭受來(lái)自空中、水下以及侵徹后沉箱內(nèi)爆炸荷載的作用而發(fā)生毀傷，需要結(jié)合碼頭可能的毀傷模式針對(duì)性的設(shè)計(jì)搶修技術(shù)措施?；诖?，本文利用數(shù)值仿真方法得到了不同爆炸荷載下沉箱重力式碼頭的毀傷，針對(duì)每種可能的毀傷模式給出了具體的搶修技術(shù)措施。其中，空爆荷載下碼頭毀傷程度較小，搶修較為方便簡(jiǎn)單;而水爆及內(nèi)爆荷載下碼頭毀傷程度較大，搶修較為復(fù)雜和困難。

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.

關(guān)鍵詞：沉箱重力式碼頭;爆炸毀傷;數(shù)值仿真;搶修技術(shù)措施

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

中圖分類號(hào)：O381;TV32+1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）23-0144-03

0 ?引言

沉箱重力式碼頭是一種重要的船岸操作平臺(tái)，一旦發(fā)生破壞將嚴(yán)重影響艦船的后勤補(bǔ)給保障。當(dāng)前，有關(guān)碼頭建設(shè)、維護(hù)以及修復(fù)可見(jiàn)一些相關(guān)的規(guī)范[1-5]，但這類規(guī)范往往側(cè)重于碼頭毀傷后的完全修復(fù)或永久性加固，無(wú)法對(duì)于碼頭的非永久性快速修復(fù)提出指導(dǎo)性的技術(shù)措施或意見(jiàn)建議。而碼頭的快速修復(fù)往往對(duì)于及時(shí)恢復(fù)碼頭功能，保障相關(guān)任務(wù)的順利實(shí)施具有重要意義。因此有必要對(duì)碼頭的搶修技術(shù)措施進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。

從已有研究來(lái)看，碼頭毀傷的主要荷載來(lái)源為爆炸荷載[6]，而不同爆炸荷載下碼頭的毀傷效果不同[7]。影響爆炸毀傷效果的主要因素為爆炸荷載所發(fā)生的位置，可能的位置有三種，即空中爆炸、水下爆炸以及侵徹后沉箱內(nèi)爆炸。因此本文首先模擬得到了三種不同爆炸位置荷載下沉箱重力式碼頭的毀傷模式，然后針對(duì)每種毀傷模式設(shè)計(jì)并提出相應(yīng)的搶修技術(shù)措施，從而確保所提出的搶修技術(shù)措施具有工程意義及應(yīng)用價(jià)值。

1 ?典型沉箱重力式碼頭及爆炸荷載

以某離岸式沉箱重力式碼頭為例，采用ALE方法[8]，基于LS-DYNA有限元分析軟件建立了不同爆炸荷載下沉箱重力式碼頭全尺寸仿真模型。碼頭長(zhǎng)15.2m、寬20m、高18.5m，水深15m。沉箱部分由5×3個(gè)沉箱倉(cāng)格構(gòu)成，上部結(jié)構(gòu)包含兩側(cè)前沿的胸墻管溝以及道面中間的內(nèi)管溝。沉箱倉(cāng)格以及上部結(jié)構(gòu)內(nèi)填砂。

考慮戰(zhàn)時(shí)不同爆炸荷載的來(lái)源不同，對(duì)于空中爆炸以及水下爆炸，其爆炸來(lái)源一般為爆破戰(zhàn)斗部，尤其以MK8系列戰(zhàn)斗部較為典型;而對(duì)于沉箱內(nèi)爆炸，其爆炸來(lái)源一般為侵徹戰(zhàn)斗部，其中以BLU系列較為典型。

2 ?空中爆炸后碼頭的毀傷與搶修技術(shù)措施

空中爆炸后碼頭的毀傷主要發(fā)生在碼頭上部結(jié)構(gòu)，包括面板以及管溝的毀傷，沉箱部分則保持了較好的完整性與穩(wěn)定性。不同爆炸位置毀傷情況不同，主要分面板上方爆炸和管溝上方爆炸兩種情況。

2.1 面板的毀傷與搶修

面板上方爆炸時(shí)碼頭僅碼頭面板產(chǎn)生較嚴(yán)重毀傷，毀傷程度由戰(zhàn)斗部當(dāng)量的大小決定。典型毀傷模式如圖1（a）所示，碼頭面板出現(xiàn)貫穿毀傷，形成一貫穿圓洞，碼頭的其它位置則損傷較小。

針對(duì)面板毀傷特點(diǎn)，可設(shè)計(jì)兩種搶修措施。一是直接采取向爆坑灌注早強(qiáng)混凝土的方案進(jìn)行修補(bǔ)，澆筑頂面向面板頂面取齊，如圖1（b）所示;二是直接向爆坑內(nèi)回填砂取齊至面板頂面并覆蓋鋼板或A型橋，鋼板或A型橋的長(zhǎng)度應(yīng)覆蓋爆坑直徑，如圖1（c）所示。

2.2 管溝的毀傷與搶修

管溝上方爆炸時(shí)碼頭的典型毀傷模式如圖2（a）所示。毀傷主要發(fā)生在管溝位置，會(huì)使管溝產(chǎn)生一爆毀坑洞，管溝其它位置及相鄰的面板區(qū)域也會(huì)產(chǎn)生一定的裂縫損傷。