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钢筋混凝土高烟囱定向爆破拆除倒塌过程研究

2011-09-17言志信叶振辉刘培林曹小红

振动与冲击 2011年9期
关键词:筒体混凝土模型

言志信,叶振辉,刘培林,曹小红

(1.西部灾害与环境力学教育部重点实验室,兰州 730000;2.兰州大学 土木工程与力学学院,兰州 730000)

随着城市改建、扩建的进行,建筑物爆破拆除得到了迅速发展,但在高大钢筋混凝土烟囱爆破拆除的理论研究方面,仍不能有效指导工程实践。国内对高耸构筑物切口设计原理大都基于支撑部破坏失稳的静固中性轴“塑性铰”模型假设,在理论分析方面则假设烟囱筒体为刚性杆件模型。工程实践表明,上述设计原理对某些烟囱是可行的,但对于一些钢筋混凝土高烟囱而言,当切口爆破后,其预留支撑部会出现压溃、下坐偏转甚至反向倾倒情况,存在不安全因素,并不适用。而对每一次工程爆破都进行实际试验是不可能的,而数值模拟为这一问题的解决提供了可能。

作者在前人研究的基础上[1-6],分析了钢筋混凝土烟囱爆破切口的理论模型并结合有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对钢筋混凝土烟囱爆破拆除的失稳倾倒过程进行了研究。

1 切口支撑部应力模型

爆破切口形成以后,依据冲击动力学原理,切口上部筒体载荷将以突加载荷的形式作用于余留筒壁上,筒体上部荷载对余留筒壁的冲击动荷系数[7]的一般表达式为:

式中:Δd为动变形(在动荷载作用下的位移),Δst为静变形(在静荷载作用下的位移),T为冲击物体与弹簧开始接触的瞬时动能,W为物体的重量。

若冲击是因为重为W的物体从高为Δh处自由下落造成的,假设余留支撑筒壁与筒体上部结构有Δh的高度微差,则物体与弹簧接触时,v2=2gΔh,于是T=Wv2/(2g)=WΔ h,代入式(1)得:

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