水下非接触爆炸荷载作用下悬浮隧道动力响应与损伤研究

the operation safety of Submerged floating tunnel(SFT) is a primary problem to be solved for its engineering practice, and the underwater explosion (mainly non-contact explosion), collision, earthquake and other accidental loading are the key factors affecting the security of tunnel, in addition, The explosion results are very serious, and the mechanism of the explosion is still unclear. Therefore, it is of great significance to study the dynamic response of the submerged floating tunnel under Underwater Non-contact Explosion. The explosive dynamic response of underwater structures is a fundamental scientific problem which involves many disciplines of mechanics, on the basis of consulting a great quantity literatures , the project focuses on solving following scientific problems:.(1)Study on the influence factors of dynamic response of submerged floating tunnel under the underwater non-contact explosion;.(2)Study on the elastics and plastics dynamic response of submerged floating tunnel under the underwater non-contact explosion;.(3)Study on damage evaluation index and system of structures under blast impact..Through the study of this project, it is expected that the dynamic response mechanism and the elastic-plastic damage mechanism of the submerged floating tunnel under the underwater non-contact explosion, which can establish the evaluation index and system of the submerged floating tunnel explosion damage. Therefore, this research results can provide scientific basis for antiknock design and explosion hazard assessment for submerged floating tunnel and similar offshore tubular structures (marine pipeline, platform support, etc.)

水中悬浮隧道运营安全是其工程实践首要解决的问题，且水下爆炸（主要是非接触爆炸）、碰撞、地震等偶然荷载是影响隧道安全运营的关键因素，爆炸后果特别严重，悬浮隧道的爆炸作用机理尚不清楚。因此开展水下非接触爆炸作用下悬浮隧道的动力响应研究意义重大。水下结构的爆炸动力响应是一个涉及多个力学学科的基础性科学问题，本项目重点解决以下几个科学问题：.（1）水下非接触爆炸作用下悬浮隧道动力响应的影响因素分析研究；.（2）水下非接触爆炸作用下悬浮隧道弹塑性动力响应；.（3）爆炸冲击作用下结构的损伤评价指标与体系研究。. 通过本项目的研究，可望从力学本质上阐明水下非接触爆炸荷载作用下悬浮隧道的动力响应机制和弹塑性损伤机理，建立水下悬浮隧道的爆炸损伤评价指标和体系。因此，本项目的研究可为水中悬浮隧道及类似海洋管状结构（海洋管线、平台支架等）抗爆性设计和爆炸灾害评估提供科学依据。

悬浮隧道是可能在21世纪建成的新型交通结构物，由于悬浮在水下一定深度具有海上和海底交通结构物所不具备的优点，使其备受各国学者所关注。水下爆炸在悬浮隧道的运营期间极有可能发生，一旦发生将会带来极大的经济影响和社会影响。为了探明水下爆炸作用下悬浮隧道的动力响应和损伤，本项目从以下几方面展开了研究：（1）水下爆炸对水下结构物的荷载特性研究（2）基于虚源尾流法水下爆炸冲击波与结构相互作用特性研究（3）水下爆炸作用下悬浮隧道的动力响应研究（4）水下爆炸冲击作用下悬浮隧道的塑性损伤及破坏评价研究。研究结果表明：爆心距对悬浮隧道位移、速度、加速度影响显著，相同炸药量下的悬浮隧道，动力响应随爆心距的增加而减小；炸药量对悬浮隧道位移、速度、加速度的影响显著，相同爆心距下的悬浮隧道，动力响应随炸药量的增加而增加；锚索刚度对悬浮隧道位移的影响显著，相同爆炸荷载的悬浮隧道，位移随锚索刚度的增加而减小。但锚索的刚度存在高效作用区间，当刚度在区间内能显著的改变隧道管体的位移，当刚度处在区间外（或大或小时）对位移的影响都不明显；锚索倾角对悬浮隧道系统的位移具有一定影响，随锚索倾角的增大锚索振动的最大位移近似呈线性增加趋势，质量块振动的最大位移与锚索相似，但在锚索倾角接近90°时有所减小；阻尼比对悬浮隧道系统的位移具有一定影响，锚索阻尼比对自身位移具有一定的抑制作用对质量块位移影响不大。质量块阻尼比对锚索和自身的位移具有明显的抑制作用，随质量块阻尼比的增大锚索位移呈抛物线下降趋势，质量块位移呈线性下降趋势。