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爆破拆除高耸构筑物比人工拆除,机械拆除有着不可比拟的优势:工期短,成本低,节约劳动力等。爆破的设计主要依赖于经验公式和一些定性的分析进行的。计算机技术的发展为研究爆破拆除提供了新的方法和手段。计算机模拟爆破过程可以改进爆破设计和施工,具有一定的理论意义和工程意义。本文以高耸构筑物模拟为研究对象,介绍了高耸构筑物爆破拆除的基本原理与施工方面的问题,通过ANSYS/LS-DYNA模拟分析了以下内容:(1)砖烟囱采用分离式建模,双线性随动模型材料,实体单元建模。混凝土烟囱和水塔采用整体式有限元模型,模型材料,实体单元建模。地面,水塔顶部水箱采用刚体材料。(2)介绍了砖烟囱爆破拆除方案的四种方案:单向倾倒,单向折叠倾倒,双向折叠倾倒和原地坍塌等。模拟对比了这几种方案的优缺点。结合工程实例,重点模拟分析了砖烟囱单向倾倒。对比了砖烟囱单向倾倒过程中倾角与历时实测数据、模拟数据、计算数据三组数据,模拟结果更接近实测数据。爆渣堆积长度与烟囱高度之比大约为1.15∶1,由于砖烟囱在倾倒过程中发生下座或前冲,残渣堆积长度是烟囱高度的0.7倍~1.3倍。分析了砖烟囱在倾倒过程中筒体内应力分布,指出了砖烟囱可能发生的折断位置在筒体距地面1/3、1/2、2/3处。(3)模拟了钢筋混凝土烟囱单向倒塌。对比了钢筋混凝土烟囱单向倾倒过程中倾角与历时实测数据、模拟数据、计算数据三组数据。模拟结果和计算结果都跟实测结果接近。钢筋混凝土烟囱爆渣堆积长度与烟囱高度接近。分析了烟囱支座反力极值大小。模拟了烟囱测点振动速度,三个测点的监测数据和模拟数据基本相同。由此可得模拟所得振动速度可以为爆破拆除设计提供参考。(4)模拟了钢筋混凝土框架水塔两种不同的单向倾倒方案,通过模拟对比了水塔倒塌长度,35m高的水塔爆破缺口开在底层其倒塌长度为29m,爆破缺口开在+4m处倒塌长度为24m。考虑到水箱假设为刚体,其长度为水塔触地长度,没有考虑水塔的前冲位移,为了确保安全,采用爆破缺口在+4m这个方案。实际工程中,缺口开在+4m,爆渣堆积长度为25,模拟结果与实际结果是一致的。