烟囱、冷却塔、框架结构楼房爆破拆除数值模拟研究

摘要

进入21世纪以来，城市化进程不断加快，国民经济和可持续发展对建筑物、构筑物提出了全新的要求，大量废弃或规划外建（构）筑物需要拆除。旧有的爆破方法很难满足当前发展的需求，更为便捷、经济的拆除爆破方法逐渐主宰了这一工程领域。
　　本文基于拆除爆破方法在运用阶段存在的依靠经验施工、基础理论欠缺的现状做出研究，运用力学推导和数值模拟与工程类比的方法，以烟囱、冷却塔和框架结构楼房为例，对建（构）筑物倒塌机理和倒塌过程各阶段的力学变化进行了深入探讨。
　　论文探讨并得出如下结论:
　　一、建立建（构）筑物力学模型和运动方程对其在倾倒过程中存在力学问题研究，有助于更好理解建筑物的爆破拆除机理。
　　二、显式—隐式求解方法、共节点分离式建模法能有效解决传统数值模拟过程中存在的重力荷载无法在开始瞬时均匀加载到结构体上和钢筋与混凝土力学性能表达不明确等难题。
　　三、使用Ansys/Ls-dyna数值模拟软件，将百米以上烟囱、双曲线型冷却塔、框架结构楼房拆除的数值模拟结果与工程进行各方面的比较，得出的结论存在高度一致性，说明数值模拟技术的准确性和先进性。
　　本论文研究思路与方法较之前研究有一定的创新性，期许能对拆除爆破作业施工设计工作起到一定的指导作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题意义

1．2 国内外拆除爆破发展与现状

1．3 国内外数值模拟在拆除爆破中的应用

1．4 本论文研究的主要内容

1．5 本章小结

第二章 拆除爆破力学模型

2．1 拆除爆破力学模型考虑因素

2．2 烟囱拆除力学模型研究

2．2．1 烟囱倾倒运动方程

2．2．2 烟囱倾倒受力分析

2．2．3 烟囱爆破切口应力条件

2．3 冷却塔拆除力学模型研究

2．3．1 冷却塔失稳倒塌力学原理

2．3．2 冷却塔切口圆心角力学计算

2．3．3 冷却塔切口高度力学计算

2．4 框架结构楼房力学模型研究

2．4．1 定向倒塌力学原理

2．4．2 定向倒塌力学分析

2．5 本章小结

第三章 拆除爆破在Ansys／Ls-dyna软件中的实现

3．1 Ansys／Ls-dyna数值模拟软件的应用

3．2 Ansys／Ls-dyna数值模拟软件分析过程

3．2．1 单元类型及定义

3．2．2 材料模型的选择

3．2．3 模型的建立

3．2．4 网格划分

3．2．5 接触

3．2．6 约束、荷载和初始条件

3．2．7 设置时间步

3．2．8 修改K文件

3．3 本章小结

第四章 百米高烟囱拆除爆破数值模拟及工程对比

4．1 近年类似工程

4．2 工程概况

4．2．1 周围环境

4．2．2 烟囱结构

4．3 拆除爆破方案

4．4 爆破参数设计

4．4．1 爆破切口选择

4．4．2 爆破参数选择

4．5 数值模型建立

4．6 数值模拟结果分析

4．7 数值模拟与工程对比分析

4．8 本章小结

第五章 冷却塔拆除爆破数值模拟及工程对比

5．1 冷却塔爆破拆除的难点和要求

5．2 工程概况

5．3 拆除爆破方案

5．4 爆破参数设计

5．5 数值模型建立

5．5．1 隐式—显式顺序求解

5．5．2 冷却塔模型建立

5．6 数值模拟结果分析

5．7 数值模拟与工程对比分析

5．8 本章小结

第六章 框架结构建筑拆除爆破数值模拟及对比分析

6．1 近年类似工程

6．2 工程概况

6．3 拆除爆破方案

6．4 爆破参数设计及施工注意事项

6．4．1 炮眼布置

6．4．2 爆破参数设计

6．4．3 爆破施工及注意事项

6．5 数值模型建立

6．5．1 共节点分离式模型

6．5．2 框架式楼房模型建立

6．6 数值模拟结果分析

6．6．1 同时起爆爆破法

6．6．2 逐排柱起爆爆破法

6．6．3 炸断后跨横梁爆破法

6．6．4 中柱只炸底层爆破法

6．6．5 模拟结果分析

6．7 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

在学研究成果