180 m高钢筋混凝土烟囱定向爆破拆除设计与数值模拟

摘要

针对某地180 m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除工况，详细分析了烟囱爆破倒塌过程的重难点并制定了相应解决措施。设计中通过开设高度对称的定向窗、定位窗控制筒体倒塌方向并依据相关工程经验公式进行推算，最终确定爆破切口圆心角为216°,爆破切口高度3.5 m时，筒体沿设计方向倒塌且不发生明显后座。为验证设计方案的可行性，采用界面应力元法建立等比例烟囱模型，对倒塌过程进行了预分析，仿真结果表明：烟囱历时14.0 s完成倒塌，基本无偏移，下座和前冲都得到有效控制。对比烟囱爆破拆除界面元模型与分离式共节点模型在切口闭合、筒体后座程度和顶部破碎形态发现，界面元模型可有效模拟切口形成时，切口闭合处钢筋与混凝土脱离效果。钢筋、混凝土组分异节点分别承担荷载，避免了材料单元过度失效，筒体后座减小1 m左右。烟囱顶部筒体触地破碎时，由于弹簧单元的粘结力，界面元模型中未出现钢筋飞散现象，综合对比发现界面元模型仿真精度更高，能有效模拟烟囱倾倒状态。现场爆破效果与仿真计算结果基本一致，烟囱顺利倒塌，无明显偏移，触地解体完全。

关键词

高耸建筑物 / 钢筋混凝土结构 / 爆破拆除 / 数值模拟 / 界面应力元法