随着我国航道和港口的修整和建造渐渐由浅海向深海发展,重大水利工程创造了显著的政治经济效益,而大坝是国家常见的重要基础设施,肩负着发电、防洪、防汛等重要使命,所以大坝的安全防护问题值得探讨。因为大坝的重要性,很容易成为战争和恐怖袭击的对象,而近代使用炸药进行水下爆破的规模和起爆药量也在逐步加大。水下爆破对船舶,码头、大坝等水工建筑的影响已经成为急需解决的问题,水下爆炸威力影响因素较为复杂,水深、炸药当量、炸药形状、近远场以及气泡脉动等均会影响水下爆炸效果。因此,研究水下爆炸造成水工建筑的动力响应和防范措施显得尤为重要且十分迫切。本文以ABAQUS为计算工具采用数值模拟方法并结合离心机试验,对蓄水位变化以及冲击因子变化对坝体动力响应以及毁伤效果产生的影响展开研究,主要研究工作和成果如下:1)采用离心机试验对大坝进行研究,本文设计了一组离心机试验,通过转动离心机达到缩尺效应,并通过坝体上的应变片,速度以及加速度传感器得到坝体的动态响应数据,分析了典型工况下的坝体动力响应,以及蓄水位变化对坝体响应的影响;为之后验证数值模拟模型可靠性提供了数据基础;明确混凝土结构在水下爆炸计算时的计算基础,其中,使用了考虑混凝土应变率效应的建立三维全耦合模型;另外,流体介质用声学单元模拟,使用声固耦合模拟方法实现流固耦合。该部分还探讨研究了边界的设置以及提出了为研究蓄水位影响而设置的工况情形。2)基于ABAQUS有限元软件,验证了原型结果与离心机结果满足相似性,并对水域网格划分进行了建模比较;其次,将数值模拟计算结果与试验结果对比进行分析验证了数值模拟模型的有效性,另外,利用数值计算结果与试验结果分析在水下爆炸荷载作用下坝体容易破坏的位置以及蓄水位变化对坝体动力响应的影响。结果表明,在水下爆炸作用下,坝体变截面位置、坝底及坝体中下部易产生竖向拉应力峰值,从而产生水平裂缝并导致坝体毁伤,是坝体需要重点防护部位;随着蓄水位增加会造成坝体动力响应增大,毁伤程度加深,且随着蓄水位高度增加,坝体湿表面面积增加,所接受的冲击波能量增加,坝体产生的动能及应变能也将明显增加。3)评估不同冲击因子变化对大坝的动力响应以及毁伤作用的影响。考虑边界影响对球面波冲击因子进行修正,并采用与第三章相似的方法,建立边界无反射的三维全耦合模型。在该模型下探究在冲击因子不变的情况下,改变爆距、水深、入水深度等因素,对比不同工况下的坝体动力响应以及毁伤程度,发现冲击因子不变时,正对爆心的坝体毁伤程度基本不变,大部分工况的动力响应情况基本不变;随后改变冲击因子进行计算,将所得的结果进行对比,发现冲击因子与毁伤程度以及坝体动力响应呈线性相关,为坝体防护提供了相关建议。在文章的最后,对文章进行了总结并展望未来此外文章指出该课题涉及面很广,很多问题还需要进一步研究。