水下爆炸作用下悬浮隧道结构设计与优化

来源：中国血液净化杂志2025年第2期北京时间：

作者：罗刚, 严荔, 李文权, 杨云生, 张宇航, Elias AHMED MD, 刘凤玲

单位：1. 长安大学　公路学院，陕西　西安　710064","2. 四川西香高速建设开发有限公司，四川　西昌　615000

摘要：<p>结构的抗爆性是悬浮隧道设计中不可回避的问题，为了提高悬浮隧道结构的抗爆能力并对其结构形式进行优化，运用LS-DYNA有限元软件建立水下爆炸作用下悬浮隧道流固耦合模型，通过将二维水下爆炸冲击波映射到三维结构体上的方法，选取了具有代表性的3种结构形式（混凝土结构、钢板+混凝土组合结构和泡沫铝+混凝土组合结构）进行悬浮隧道管体水下爆炸动力响应计算，以结构位移、压力、有效应力以及应变作为评价结构抗爆性能的指标，分析了不同结构形式和防护方式对结构抗爆性能的影响。结果表明：①在混凝土厚度对结构抗爆性计算分析中，当混凝土管体厚度在1.1~1.43 m范围时，悬浮隧道抗爆性能随着厚度的增加显著提高，但超过此区间，抗爆性能表现出饱和趋势，厚度对管体的抗爆性影响有限；②在钢板防护对结构抗爆性计算分析中，钢管混凝土结构整体防护性能要优于外侧钢板，能够有效减小高应力范围，但对位移变形范围影响不显著，内侧钢板防护并不适用于外部水下爆炸的情况，钢管混凝土应力峰值与位移峰值相比混凝土结构减小了16.10%和17.63%；③在外侧泡沫铝防护的抗爆性计算分析中，由于泡沫铝材料多孔隙性的特点，能够有效吸收和分散作用在管体上的爆炸能量，因此其位移峰值和应力相比混凝土结构分别减小了23.11%和25.40%，整体抗爆性能要优于其他2种防护形式。</p>

关键词：隧道工程,悬浮隧道,水下爆炸,抗爆性能,泡沫铝,钢管混凝土,数值模拟