论文题目: 高耸（高层）建筑物拆除爆破倒塌过程模拟
论文类型: 硕士论文
论文专业: 水工结构工程
作者: 孙金山
导师: 卢文波
关键词: 高耸筒形建筑物,框架结构,拆除爆破,力学模拟,计算机模拟
文献来源: 武汉大学
发表年度: 2005
论文摘要: 近年来,控制爆破技术在高耸和高层建筑物的拆除工程中被广泛采用,然而以往采用的半经验半理论的拆除爆破设计模式已经难以满足爆破质量和安全控制等方面的工程需要。 针对钢筋混凝土烟囱双向折叠倾倒方案,将烟囱的折叠倾倒过程简化为双连杆的折叠下落运动,建立起相应的动力学模型,编制了数值求解程序,以开展烟囱折叠倾倒过程模拟。理论分析和数值模拟表明,采用双向折叠定向倾倒方案拆除钢筋混凝土烟囱时,其上部切口的位置和上下切口起爆时差是直接关系到整个方案的成败关键参数。要保证两段筒体有理想的折叠过程及良好的触地状态,一方面要求上下筒体的长度之比l1/l2>1,也即须保证上切口位置在半烟囱高度以下;另一方面,上下切口起爆时差必须满足烟囱折叠倾倒的运动学要求,并防止因起爆时差过长而导致上段筒体发生塌落式下坐。本文运用所建立的模型和方法对武汉市阳逻化肥厂厂区内一钢筋混凝土烟囱的双向折叠倾倒爆破拆除实例进行了分析,计算结果与实际情况比较吻合。 根据高耸钢筋混凝土筒形建筑物的结构特点,采用弹模等效的原则,建立了拆除爆破过程中支撑筒壁断面受力破坏过程的力学模型,可计算筒体倾角较小时支撑断面上的应力分布情形,从而判断支撑筒壁的破坏状况,为爆破切口等的设计提供参考。 针对框架结构失稳倒塌过程的特点,提出了采用有限单元法和多刚体动力学法相结合的方法,可对框架结构失稳倒塌过程进行模拟。先运用有限元法对结构的失稳解体状况进行分析,将失稳后的结构抽象为多刚体动力学模型,再运用多刚体动力学仿真系统求解该动力学模型,得到框架结构不同时刻的失稳、破坏、倒塌过程和堆积状态等情况。采用该方法对一框架结构的水平逐跨解体爆破方案进行了模拟,计算结果比较理想。
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1．1 引言
1．2 高耸、高层建筑物拆除爆破技术及其计算机模拟技术研究现状
1．3 本文主要研究内容
第2章 高耸筒形建筑物爆破拆除过程力学分析
2．1 筒形建筑物整体失稳条件
2．2 钢筋混凝土烟囱失稳倾倒过程
2．3 爆破切口区支承筒壁破坏过程模拟
2．3．1 计算原理
2．3．2 切口断面几何参数
2．3．3 切口断面受力分析
2．4 支承筒壁破坏特征的有限元分析
2．4．1 基本假定
2．4．2 材料模型
第3章 高耸筒形建筑物倒塌过程动力学模拟
3．1 定向倾倒方案动力学分析
3．2 折叠倾倒方案动力学分析
3．2．1 折叠运动过程动力学分析
3．2．2 运动方程求解
3．2．3 倾倒过程中塑性铰处受力分析
3．2．4 两段筒体脱离时运动分析
3．3 双向折叠方案爆破参数设计
3．3．1 爆破切口位置及其起爆顺序的确定
3．3．2 上、下爆破切口起爆时差的确定
3．3．3 爆破切口型式的选择
3．4 烟囱倒塌过程的计算机三维动画模拟
第4章 钢筋混凝土烟囱双向折叠倾倒爆破拆除工程实例
4．1 工程概况
4．2 双向折叠倾倒方案爆破参数设计
4．2．1 上切口位置确定
4．2．2 上切口处支撑筒壁受力分析
4．2．3 上下切口起爆时差确定
4．3 烟囱倾倒过程动力学及三维可视化模拟
4．3．1 最终采用的爆破设计参数
4．3．2 倒塌过程动力学模拟
4．3．3 倒塌过程三维可视化模拟
第5章 框架结构倒塌过程计算机模拟
5．1 框架结构拆除爆破设计理论
5．1．1 框架结构爆破拆除工艺
5．1．2 框架结构拆除爆破设计原则及内容
5．1．3 框架结构失稳判别
5．1．4 结构内力计算
5．1．5 构件承载力计算
5．1．6 框架结构定向倾倒爆破的运动及解体过程
5．2 多刚体动力学理论概述
5．2．1 多刚体动力学原理和特点
5．2．2 多刚体动力学普遍方程
5．2．3 铰的类型和性质
5．3 多刚体动力学数值求解技术
5．4 框架结构拆除爆破失稳及倒塌过程的模拟
5．4．1 仿真基本原理及程序
5．4．2 多刚体动力学计算模型
5．4．3 建筑物解体失稳机理模拟
5．4．4 框架结构倒塌运动过程模拟
5．4．5 建筑物倒塌堆积状态的模拟
5．5 算例
5．5．1 工程概况
5．5．2 爆破方案
5．5．3 失稳及解体模拟
5．5．4 倒塌过程及堆积形态模拟
5．6 本章小结
第6章 结论与展望
6．1 结论
6．2 展望
参考文献
致谢
发布时间: 2006-03-23
参考文献
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