框架结构楼房定向爆破拆除倒塌过程研究

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随着经济、技术的发展,高层、超高层建筑在城市迅速增加,因区域规划或达到服务年限,大量的高层楼房、烟囱和桥梁等建(构)筑物需要拆除,这给爆破拆除带来了新的机遇。同时,由于建筑物结构越来越多样化,且建筑物位于城市人口、建筑物密集区,建筑物倒塌没有足够的空间,给爆破拆除带来了新的挑战。依托广东省河源市一座22层框架结构爆破拆除项目,首先,通过理论分析探讨了建筑物爆破拆除倒塌过程的力学机理,其次,采用数值模拟研究了起爆顺序、爆破切口高度和延期时间对爆破效果的影响,最后,结合现场近景摄影测量与数值模拟,研究了建筑物定向爆破拆除倒塌过程,主要内容及成果如下:(1)使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对22层框架结构楼房进行数值模拟研究。随着爆破切口高度增加,前冲距离减小,后坐距离增大。随着延期时间的增加,后坐距离总体呈增大的趋势,延期时间在100~300ms时,后坐距离相对较小,延期时间为300ms时,后坐距离为1.9m。延期时间超过300ms后,随着延期时间增加后坐距离明显增大,延期时间为1000ms时,后坐距离为7.6m。(2)采用斜线起爆方式,以倒塌方向为纵向,垂直于倒塌方向为横向,横、纵方向延期时间一致时,延期时间越大,产生的后坐也越大,建筑物倒塌侧向偏移越显著,解体程度越高。横、纵方向延期时间不一致时,当横向延期时间大于纵向延期时间时,建筑物倒塌发生侧向偏移,横向延期时间越大,建筑物倒塌侧向偏移越显著,延期时间为900ms时,侧向偏移距离为28.1m。后坐只与纵向延期时间有关,与横向延期时间无关。(3)现场采用梯形爆破切口,切口高度4层,延期时间300ms,后两排承重柱同时起爆的爆破方案,建筑物顺利倒塌,结构充分解体,产生后坐较小,触地振动符合安全要求,取得了很好的效果。(4)采用近景摄影测量和数值模拟相结合的方法,对建筑物倒塌过程进行运动规律和受力特性分析,框架结构定向倾倒爆破拆除倒塌过程主要分为爆破切口形成、结构绕铰点转动、下坐、向前倾倒、触地解体五个阶段。
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