0 引言

由于爆炸破坏本身的特点，一旦引发爆炸将会造成人员和物体的重大伤害。国内外对于爆炸造成的人员伤害、工程破坏和安全防护方面都进行了相关的探索[1]。

在人员伤害方面，主要是两个方面：一方面，统计分析爆炸事故中的人员伤亡数据；另一方面，利用动物实验来等效确定人员伤害。大致研究方向为人员伤害的冲击波压强阈值和人员安全距离分级[3]等方面。

在结构破坏方面，一方面利用爆炸实验进行有限数据的测试，另一方面，针对爆炸实验条件控制复杂、影响参数众多等缺点，通过理论分析、有限元、光滑粒子等计算方法来分析爆炸对工程结构的影响。

我国在爆炸对人员伤害和工程结构影响方面，主要以人防结构为研究对象，分析遭受武器打击时的人员伤害和结构安全抗爆能力，但少有普通民用建筑方面的研究，因此进行民用建筑内的人员安全和结构防爆性能分析具有重大的意义。近年来随着爆炸事故的增多和安全生产意识的增强，国内相关机构增加了此方面的技术研究投入，但是距离实际应用仍用不足。

目前的不足主要是以下方面：一是分析过于简化，当量较小，参数变量较少，无法准确分析复杂因素下的爆炸影响；另一方面，受限于分析计算处理设备，大范围的数值模拟工具无法应用，因而无法开展城市或者大区域级别的爆炸分析。

本文通过理论经验和数值模拟相结合的手段，针对油罐车爆炸对既有储油罐体的影响距离进行分析，为油罐车行车路径和停车位置的爆炸影响进行量化分析，以期能够减小油罐车爆炸对周边目标物的影响。

1 港口安全问题研究

港口的安全问题一直是港口企业管理的重要的内容，随着安全形势日益严峻，有必要在原来人工经验管理的基础上采用更加科学的手段量化分析各种危险源的影响，为科学决策提供参考。

本文利用数值模拟手段对油罐车爆炸引起的储油罐破裂隐患进行研究，分析典型场景的爆炸影响范围和油罐车集中停放数量限值，为油罐车停车场的布置和停放位置提供可量化的建议。

主要的分析工况有：

①单辆槽车不同位置爆炸影响范围确定，计算停车场区域内1、2、3、4四个点位的“单体”爆炸影响范围。

②同一爆炸点多辆槽车影响范围计算，计算停车场区域5点位，分别具有十、二十、三十个“单体”的爆炸影响范围。

③监测点达到相同破坏时不同爆炸点的槽车数量计算，假设爆炸影响到 6 点位（见附件 1），测算 1、2、3、4、5点位（见附件1）分别需要的单体数量。

2 数值计算模型

目前爆炸方面的理论分析，涉及众多学科，因而只能针对一些简单爆炸工况或简化后的复杂工况获得解析解。

图1 停车场位置分布

LS-DYNA作为重要的有限元程序，可以处理各种复杂的近场远场爆炸计算工况，处理冲击波反射、透射和应力波传播等问题。

2.1 超压影响阈值

爆炸冲击波是爆炸中最主要的破坏形式，衡量冲击波杀伤力的参数有峰值超压、冲量和动压等。在试验测试基础上，统计得到的人体和建筑的爆炸伤害破坏超压值范围。

表1 对暴露人员的损伤程度序号 超压/kpa 人的伤害程度工作 20-30 30-50 50-100 35-100 200-500 700-1500轻微损伤中等损伤严重损伤人员耳膜破裂人员肺伤害人员致死

表2 美军《抗偶然爆炸结构设计手册》-人体伤害阈值?

表3 楼房和汽车破坏程度超压值/标准大气压结构 严重 中等 轻微砖砌楼房 砖木混凝土低层楼房 ＞0.4 0.18-0.4 汽车 1-1.4 0.61-1

2.2 理论公式

理论分析作为爆炸影响分析研究方法的一种，主要针对于规则结构计算物体相应和破坏效果，后续工况计算本文采用经典的Henych空中爆炸冲击波经验公式与数值模拟手段进行模型验证，公式具体形式为：

2.3 计算模型

根据停车场和相关结构实际尺寸以及分析目的，充分考虑爆炸涉及的爆炸点、门卫室及储油罐等结构，采用壳体和梁来模拟混凝土墙体、柱子、门和窗户等构件等结构，不同部件相交区域采用共节点方式连接，采用欧拉网格与停车场、门卫室、楼房等结构网格通过流固耦合的处理方式耦合，进行爆炸压力波对结构的效应分析。

本次计算模型空气域采用400*400*400m的规模，炸药当量体积约为14.3m3，采用六面体单元对块体部件进行网格划分，采用梁单元对梁柱结构进行网格划分，采用壳单元对薄壁结构进行网格划分，并进行网格稳定和敏感性测试，最终选择0.5m作为炸药和空气单元网格基本尺寸，划分的模型网格数量为147.8万，节点数量151.6万。

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