近年来,随着水下工程的大量建设,水下爆破施工方法被广泛采用,而水下爆炸产生的冲击波不可避免地对附近水域中的水工构筑物、水生生物以及工作人员等产生一定的影响;同时,近年来随着精确制导武器的快速发展和国内外意外恐怖袭击的日益频繁,当炸药或炸弹在水下爆炸时将对水下建筑物的安全性能造成巨大威胁。目前已有的防护措施主要针对空中爆炸,有关水下爆炸的防护措施研究成果较少。因此,研究水下爆炸荷载下水下建筑物的防护措施具有重要的工程价值和理论意义。由于水和空气的物理属性差异以及与爆炸产物的界面作用不同,使得爆炸冲击波在水和空气中传播特性存在较大差异。且水下爆炸对结构的破坏能力比空中爆炸要强得多,针对水下结构的防护越来越受到重视。利用空气和水介质的波阻抗差异,从空气隔层对水下爆炸冲击波传播特性的影响及其缓冲效应;空气夹层结构对混凝土板的防护效应等方面,探讨了空气夹层在水下建筑结构中的水下爆炸防护效应,为水下建筑物的防护设计提供基础。主要研究内容和结论如下:(1)根据一维应力波在不同介质交界面的透射反射理论,从理论上分析了低波阻抗介质(如空气)对水下爆炸冲击波传播的影响。通过建立含空气隔层的水下爆炸全耦合模型,考虑水下爆炸冲击波与空气隔层及爆轰产物的动态相互作用,研究了空气隔层对水下爆炸冲击波的缓冲效应,揭示了空气隔层的运动发展过程。同时分析了空气隔层厚度及位置对水下爆炸冲击波缓冲效应的影响。结果表明:空气隔层可有效缓冲水下爆炸冲击波的传播;空气隔层距防护对象越近,防护效果越佳。(2)为了发挥空气介质的缓冲效应,以及抵御水下爆炸冲击波的直接作用,尤其是水下接触爆炸,提出一种空气夹层结构,并应用到水下爆炸下混凝土板的防护中。随后通过建立了含有空气夹层结构的混凝土板水下爆炸全耦合模型,对比分析存在夹层结构和不存在夹层结构时混凝土板的动态响应和破坏发展过程,探讨了空气夹层结构对混凝土板结构的防护效应;同时分析了空气夹层结构设计参数(钢板跨度、钢板厚度、钢板支撑结构面积等)对混凝土板防护效应的影响。结果表明:空气夹层结构可有效缓冲水下爆炸冲击波的传播,使保护对象混凝土板的损伤范围大幅度衰减。