沉箱重力式碼頭爆炸毀傷搶修技術措施

李凌鋒　唐廷　韋灼彬

摘要：沉箱重力式碼頭極有可能遭受來自空中、水下以及侵徹后沉箱內爆炸荷載的作用而發生毀傷，需要結合碼頭可能的毀傷模式針對性的設計搶修技術措施。基于此，本文利用數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，針對每種可能的毀傷模式給出了具體的搶修技術措施。其中，空爆荷載下碼頭毀傷程度較小，搶修較為方便簡單;而水爆及內爆荷載下碼頭毀傷程度較大，搶修較為復雜和困難。

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.

關鍵詞：沉箱重力式碼頭;爆炸毀傷;數值仿真;搶修技術措施

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

中圖分類號：O381;TV32+1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：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，一旦發生破壞將嚴重影響艦船的后勤補給保障。當前，有關碼頭建設、維護以及修復可見一些相關的規范[1-5]，但這類規范往往側重于碼頭毀傷后的完全修復或永久性加固，無法對于碼頭的非永久性快速修復提出指導性的技術措施或意見建議。而碼頭的快速修復往往對于及時恢復碼頭功能，保障相關任務的順利實施具有重要意義。因此有必要對碼頭的搶修技術措施進行研究與設計。

從已有研究來看，碼頭毀傷的主要荷載來源為爆炸荷載[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，然后針對每種毀傷模式設計并提出相應的搶修技術措施，從而確保所提出的搶修技術措施具有工程意義及應用價值。

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15.2m、寬20m、高18.5m，水深15m。沉箱部分由5×3個沉箱倉格構成，上部結構包含兩側前沿的胸墻管溝以及道面中間的內管溝。沉箱倉格以及上部結構內填砂。

考慮戰時不同爆炸荷載的來源不同，對于空中爆炸以及水下爆炸，其爆炸來源一般為爆破戰斗部，尤其以MK8系列戰斗部較為典型;而對于沉箱內爆炸，其爆炸來源一般為侵徹戰斗部，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措施

空中爆炸后碼頭的毀傷主要發生在碼頭上部結構，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

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

針對面板毀傷特點，可設計兩種搶修措施。一是直接采取向爆坑灌注早強混凝土的方案進行修補，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型橋的長度應覆蓋爆坑直徑，如圖1（c）所示。

2.2 管溝的毀傷與搶修

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