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钢筋混凝土结构是土木工程中应用最普遍的结构形式之一。随着社会的不断发展,一些建构筑物失去价值后常利用控制爆破技术将其拆除。目前,我国爆破拆除技术理论相对工程实践较为落后。工程实践表明,依赖于工程经验已经远远不能满足实践需要,有必要深入开展爆破拆除理论研究。拆除爆破工程具有不可重复性,而室内外试验受到试验周期长、费用高、试验条件不具备等多方面因素制约,使得有限元分析显得非常经济、有效,在爆破方案设计、分析和评估中发挥着不可估量的作用。拆除爆破数值模拟分析结果的正确性、合理性以及可靠性受到多方面因素影响。首先,选取适当的混凝土材料模型是钢筋混凝土有限元分析的前提。目前,多数学者采用随动硬化模型(MAT3)以及脆性损伤模型(MAT96),而这两种模型均不能很好地反映混凝土材料在不同荷载条件下的力学性能,虽然少数学者应用混凝土损伤模型(MAT72R3)和连续盖帽模型(MAT159),但在模型参数选取方面往往依靠经验或引用文献,对混凝土模型自身研究较少。其次,随着钢筋混凝土结构爆破拆除趋向高度高、体积大、配筋密集复杂等方向发展,采用整体式模型不能充分考虑钢筋与混凝土两种不同材料的力学性能,而分离式模型和组合式模型需耗费大量计算资源和时间,且钢筋与混凝土相互作用复杂,数值模拟结果很难达到预期效果。因此,本文采用有限元分析方法对混凝土材料模型以及钢筋混凝土本构模型进行研究,并结合实际拆除爆破工程案例,建立数值计算模型对结构爆破拆除失稳倒塌内力进行有限元分析,主要研究工作和成果如下:(1)理论分析了混凝土损伤塑性模型,结合已有研究成果,针对混凝土损伤塑性模型中硬化延性参数(AH、BH、CH和DH)与软化延性参数(AS和BS)对混凝土力学性能的影响尚不清楚,运用LS-DYNA采用单个立方体单元测试法对模型单元尺寸效应以及模型在单轴拉伸、单轴压缩和三轴压缩作用下的参数敏感性进行了分析,并对模型参数进行了修正和验证。研究发现:混凝土损伤塑性模型在单轴受压条件下具有单元尺寸无相关性,在单轴拉伸条件下,模型单元尺寸越小,混凝土延性越大,而该模型基于断裂能准则,消除了其在单轴拉伸条件下的单元尺寸效应;硬化延性参数AH、BH和CH对混凝土在3种不同受力条件下的峰值强度应变均有不同程度影响,硬化延性参数DH对3种不同受力条件下混凝土的力学性能均没有影响;软化延性参数AS是控制混凝土受压软化阶段参数,对混凝土受拉力学性能没有影响,单轴和三轴压缩条件下,AS越大,混凝土软化延性越强,而软化延性参数BS对3种不同受力条件下混凝土力学性能均没有影响;混凝土损伤塑性模型全部采用自带默认参数时可以很好的描述混凝土在峰值强度前的应力-应变关系,而该模型可以准确描述不同等级混凝土应力-应变关系则只需修正模型参数中软化延性参数AS,即令AS=2。(2)理论分析了约束混凝土本构模型,通过修改混凝土损伤塑性模型参数BH、AS和fc给出了一个约束混凝土损伤塑性模型。试验验证结果表明,采用约束混凝土损伤塑性模型来简化箍筋,可以将箍筋对混凝土的作用以混凝土屈服强度提高和变形能力增强的形式来体现。在此基础上,采用组合模量的方法理论分析了钢筋混凝土拉伸和压缩力学行为,通过修改混凝土损伤塑性模型参数E、ft、wf、ft1、BH、AS和fc,给出了一个钢筋混凝土本构模型,该模型综合了混凝土受拉和受压损伤、应变率效应,考虑了钢筋混凝土受拉刚化效应、受压箍筋约束效应以及配筋率对受拉刚化效应的影响。试验验证结果表明,采用钢筋混凝土本构模型来模拟钢筋混凝土,保证了计算精度和受力特征,加快了计算速度,简化了建模工作量。(3)结合拆除爆破工程实例,利用本文建立的钢筋混凝土本构模型,在一定假设的前提下,建立了单榀框架和空间框筒结构数值分析模型,给出了数值模型建立过程中简化处理方法,并采用逐次拆除立柱的方法研究了结构在支撑立柱爆破后的内力重分布,比较了两种结构在失稳倒塌过程中的内力变化及破坏模式,确定了排间柱爆破延时时间。研究表明,拆除底层第1排柱时,单榀框架和空间框筒结构因内力分布平衡而不会发生破坏倒塌,第1、2排柱间延时时间可为0.3s到0.75s之间;在拆除底层第1排柱的基础上,延时0.5s拆除底层第2排柱,单榀框架和空间框筒结构因内力分布未达到新的平衡而发生破坏倒塌,框架结构以梁受弯破坏引起失稳倒塌,框架结构第2、3排柱间延时时间可为0.25s到0.75s之间,而框筒结构以立柱受压剪破坏引起失稳倒塌,框筒结构第2、3排立柱间延时时间可为0.15s到0.5s之间;在延时拆除底层第1、2排柱的基础上,延时0.33s拆除底层第3排柱,框架结构仍以梁受弯破坏引起失稳倒塌,框架结构第3、4排柱间延时时间可为0.15s到0.4s之间,而框筒结构以梁受弯破坏和立柱压剪破坏两者相结合的破坏方式引起失稳倒塌,框筒结构第3、4排柱间延时时间可为0.10s到0.25s之间。