钢筋混凝土拱的水下抗爆性能

为探究水下爆炸荷载作用下钢筋混凝土拱的动力响应特性和破坏特征，制作了两个钢筋混凝土拱试件，并开展了水下爆炸试验。试验分为拱外爆炸和拱内爆炸两组，采用10 g乳化炸药，试验时爆源距结构面最小距离为10 cm（起爆点位于拱结构正上方和正下方），通过传感器记录爆炸试验中钢筋混凝土拱典型断面处的水压力及加速度时程曲线。基于Arbitrary Lagrange-Euler (ALE)算法，建立了空气-水-炸药-钢筋混凝土拱等多介质动态耦合作用模型，将数值模拟结果与试验结果对比，验证了数值方法的可靠性。采用验证后的数值模型进一步研究了拱外及拱内爆炸荷载作用下钢筋混凝土拱的动力响应差异。结果表明：相同炸药当量下，内部爆炸有更多的能量作用于混凝土拱，使结构的动力响应更强烈；外部爆炸下，拱顶、拱腰处产生较大裂缝；内部爆炸时，迎爆面裂缝数量明显增多，拱肩位置出现裂缝。钢筋混凝土拱形结构抵抗外部爆炸荷载的能力明显强于内部爆炸荷载。