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钢结构爆破拆除技术及其仿真分析初探

时间:2015-9-16 14:14:00 来源:中国建筑机械网 添加人:admin

  爆破钢结构爆破拆除技术及其仿真分析初探胡文军(江汉石油学院土木与建筑工程系,湖北荆州434102)钢结构爆破拆除进行仿真分析,并对钢结构爆破拆除仿真过程中的-些问题进行讨论。

  1研究现状国内对钢结构建筑爆破拆除技术和计算机仿真的研究还未见报道,国外也仅有日本对其进行了一些初步研究。日本的小林茂雄等人对钢结构建筑物的爆破拆除进行了初步研究。研究内容包括构件屈服的必要条件;构件爆破后钢结构建筑物所能承受的极限荷载;不同爆破缺口倒塌?#38382;?#30340;优劣。日本还对钢柱构件爆破切断后的轨迹进行了基础研究,并应用其基础研究成果对日本某钢厂高炉进行了爆破拆除。但由于钢结构建筑的特殊性,必须使用聚能切割技术将钢结构构件完全切断;倒塌过程中进一步解体比较困难,因此在开始倒塌之前应尽量将其切割解体。

  爆破2.2钢结构构件切断技术聚能切割器是利用在爆轰压力下聚能(药形)罩挤出的片状射流来切割的。药形罩材料可以用铜、铅、铝、钢、银等及其合金。只有铅及其合金能够用于制造柔性切割索,它用于制造用药量小,且有弯曲要求的切割索,但它有污?#23613;?#25105;国对聚能切割器的研究和制作工艺都比较成熟,对柔性切割索生产技术也己基本掌握,但由于其生产设备的安全问题尚待解决,故暂时无法批量供应。药形罩可用楔形、半圆形、?#19981;?#24418;等。常用的装药断面有双V型、平顶楔形、圆顶楔罩等。常使用双V型断面,外壳采用木板外壳。一般爆切金属所用高猛?#26085;?#33647;有:Tr(塑性炸药)、TNT、高能胶?#25910;?#33647;等。一般选用Tr50/50作为爆切主装药。传爆系?#26800;?#29190;轰要足以使主装药完全爆轰,以一发8工业雷管引爆一个钝化太安或钝化黑索金压制而成的传爆药柱,传爆药柱的爆炸再引发主装药爆炸。对于线型聚能装药,?#26412;?#33021;切割器采用紫铜罩、90*锥角,在佳装药条件下,切割A3钢靶,切深与罩径之比为1……13.安装聚能切割器时,为形成爆破切口应将爆破点钢柱的上下作为爆破切断面以“八”?#20013;?#21435;除中间?#27426;?#38271;度。

  2.3钢结构构件倒塌过程中的运动轨迹根据对一根钢柱构件用高速摄影机观测的结果,呈“八”?#20013;?#20999;?#31995;?#20013;间构件段向长边?#36739;?#39134;出,大致呈水平?#36739;潁?#20960;乎没?#34892;?#36716;。但其上边的构件边旋转边向上移动。钢结构构件倒塌过程中,构件在飞跃及下落时会相互碰撞,直至落地。

  2.4爆破拆除环保问题钢结构建筑爆破拆除环保问题与普通钢混建筑类似,存在噪声、振动、飞块等问题。

  为解决噪声问题,可在聚能切割器的周围加一个木框,在木框里面填充湿?#24120;?#20197;吸收爆破冲击的噪另外,实施钢结构建筑爆破拆除时,在安装多个聚能切割器的情况下,应采用微差起爆的方法,同时起爆?#26408;?#33021;切割器的数目尽量少,这样既可降低噪声,又可减少振动。

  钢结构建筑爆破拆除时的飞块问题可采取改变爆破切割面角度,降低飞块速度等办法。

  3仿真过程的实现3.1DDA方法简介提出的分析块体系统运动和变形的一?#36136;的?#22411;,解决块体系统满足无侵入和无拉伸条件下的大变形、大位移问题,可用于动力和静力模拟=(1))的刚体位移;Y是块体绕转动中心(X0,)的转角;ex,Yy是块体的正应变和剪应变。块体中?#25105;?#28857;(xy)的位移可由变形变量表?#33606;?#36830;接的,并靠块体间的接触和对单个块体的位移约束形成一个块体系?#22330;?#20551;定在块体系统中有n个块体联立方程有以下?#38382;劍?#32473;6个变形变量的荷载;为块体系统的总刚?#26579;?#38453;子矩阵与块体i的材料特?#38498;?#26377;关,此处i不等于j,是由块体i和块体j之间的接触所规定的。

  对非连续变形分析,平衡方程式用总势能小化来建立并直接求解,用力和应力产生的总势能n的小化来?#39057;肌?#24335;(4)的第i行由6个线性方程组成:力平衡式;当‘为Y时,(5)式表?#31350;?#20307;i上所有荷载和接触力的力矩平衡式;当dri为ex,Sy和Yxy时,()式表?#31350;?#20307;i?#31995;?#25152;有外力和应力的平衡式。

  总势能n是所有势能的总和,即各项应力?#22303;Α?#19979;面分别计算各项应力?#22303;?#30340;势能以及它们的微分。偏导式(6)是?#21592;?#24418;变量dri取导的平衡方不连续变形分析巍是根程式⑴的未的系数。式⑷的所有项形成胡文军钢结构爆破拆除技术及其仿真分析初探的子矩阵是方程(4)的子矩阵偏导式(7)是移到方程式右边后的式(5)的自由项。

  胡文军。核设施退役爆炸切割中定时起爆器的研制。衡阳工学院学报,19948(2)。

  胡文军。端面起爆聚能切割射流穿深的估算及实验。江汉石油学院学报,1996,18(1)。

  石根华。块体系统不连续变?#38382;?#20540;分析新方法石根华。数值流形方法与非连续变形分析。裴觉民译,北京:清华大学出版社,1997.周学军。门式刚架轻钢结构设计与施工。济南?#33655;?#19996;科学技术出版社,2001.

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