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第1章 概述1

1.1 建筑结构爆破拆除技术应用现状1

1.2 建筑结构爆破拆除技术研究4

1.2.1 建筑结构爆破拆除技术特征5

1.2.2 国外有关建筑结构爆破拆除研究简介6

1.2.3 国内研究涉及爆破理论、拆除方法和爆破安全6

1.3 钢筋混凝土结构爆破拆除数值模拟研究现状8

1.4 建筑结构爆破拆除数值模拟存在的问题11

参考文献12

第2章 建筑结构爆破拆除数值模拟过程及典型示例15

2.1 拆除爆破数值模拟过程15

2.1.1 拆除爆破数值模拟步骤15

2.1.2 拆除爆破模拟的建筑结构材料模型选择16

2.2 爆破模拟常用软件17

2.2.1 基于有限元模拟软件LS-DYNA18

2.2.2 基于离散元模拟软件SLM2DEM23

2.2.3 ABAQUS有限元程序26

2.2.4 DDA方法模拟建筑物爆破拆除29

2.3 典型建筑结构拆除爆破过程的数值模拟31

2.3.1 100m钢筋混凝土烟囱定向倒塌爆破拆除的数值模拟31

2.3.2 DDA方法模拟三峡RCC围堰定向倾倒过程34

2.3.3 框架结构楼房爆破拆除37

参考文献40

第3章 钢筋混凝土结构爆破拆除理论模型41

3.1 结构失稳破坏理论模型41

3.1.1 爆破切口高度理论模型42

3.1.2 支撑立柱失稳理论模型44

3.2 结构倒塌运动的数学模型46

3.2.1 基于多体系统动力学方程的数学模型46

3.2.2 基于铰接双连杆双向折叠下落运动的数学模型47

3.3 结构前冲、后坐理论模型48

3.3.1 结构倒塌前冲理论模型49

3.3.2 结构倒塌后坐理论模型50

3.4 结构触地震动理论模型51

3.4.1 结构触地震动速度51

3.4.2 高层建筑物爆破拆除塌落震动的数学模型52

参考文献54

第4章 建筑结构爆破拆除有限元数值模拟56

4.1 显式动力有限元程序LS-DYNA理论基础56

4.1.1 LS-DYNA发展过程56

4.1.2 LS-DYNA功能概述57

4.1.3 LS-DYNA算法基础57

4.1.4 LS-DYNA程序计算方法62

4.2 建筑结构爆破拆除有限元模型的建立63

4.2.1 爆破拆除数值模拟基本假设63

4.2.2 钢筋混凝土有限元模型建立过程64

4.2.3 钢筋和混凝土材料本构模型研究68

4.3 建筑结构爆破拆除有限元模拟的单元删除及其他问题73

4.3.1 爆破切口形式及切口形成的实现73

4.3.2 材料失效方式的控制73

4.3.3 接触方式的选择74

4.3.4 沙漏能及计算时间的控制76

参考文献76

第5章 共节点分离式钢筋混凝土模型及试验验证78

5.1 共节点分离式钢筋混凝土模型原理及建模方法79

5.1.1 共节点分离式模型基本原理79

5.1.2 共节点分离式模型建模方法80

5.2 三层框架结构倒塌数值模拟研究81

5.2.1 框架结构有限元模型81

5.2.2 数值模拟结果分析85

5.3 三层框架结构倒塌试验研究88

5.3.1 浇筑试验模型88

5.3.2 试验测试设备的布置89

5.3.3 模型试验结果分析91

5.4 数值模拟结果与试验结果比较分析96

5.4.1 结构倒塌过程比较分析96

5.4.2 结构破坏状态比较分析98

5.4.3 结构触地震动比较分析99

参考文献99

第6章 爆破拆除模拟中的单元尺寸效应和界面单元问题100

6.1 “单元尺寸效应”原理100

6.2 不同单元尺寸下数值模拟结果比较101

6.2.1 结构的有限元模型101

6.2.2 结构倒塌过程比较102

6.2.3 支撑立柱破坏过程比较104

6.2.4 爆堆范围比较105

6.2.5 结构倒塌y向速度比较105

6.3 结构拆除模拟的界面单元问题107

6.3.1 界面弹簧连接及几种黏结滑移的经验公式107

6.3.2 界面元分离式模型建模方法110

6.3.3 界面元分离式钢筋混凝土模型的试验验证110

6.4 界面元分离式钢筋混凝土模型的实际应用124

6.4.1 工程概况124

6.4.2 测水塔有限元模型125

6.4.3 数值模拟结果分析126

参考文献133

第7章 典型楼房建筑结构爆破拆除数值模拟134

7.1 框架结构折叠爆破拆除数值模拟135

7.1.1 16层框架结构楼房折叠爆破拆除数值模拟135

7.1.2 框架结构爆破拆除数值模拟中充填墙体影响研究142

7.2 剪力墙结构楼房爆破拆除有限元模拟研究150

7.2.1 工程概况150

7.2.2 计算模型151

7.2.3 剪力墙结构楼房定向坍塌过程有限元模拟分析152

7.3 核心筒-框架结构折叠爆破拆除数值模拟157

7.3.1 工程概况157

7.3.2 模型建立159

7.3.3 模拟结果分析160

参考文献165

第8章 筒仓结构爆破拆除有限元模拟166

8.1 钢筋混凝土筒仓群结构特点和基本假定166

8.2 双排二层框架筒仓结构爆破拆除有限元模拟研究167

8.2.1 实体模型167

8.2.2 单元划分及材料参数169

8.2.3 炸高6.9m时的有限元计算结果及其分析169

8.2.4 炸高2.9m时有限元模拟结果及分析175

8.2.5 炸高6.9m时不同割筋部位情况模拟及结果分析178

8.3 双排单层框架筒仓结构爆破拆除有限元模拟182

8.3.1 实体模型182

8.3.2 倒塌过程有限元模拟结果及分析183

8.4 三排混合框架筒仓结构倒塌有限元模拟185

8.4.1 实体模型185

8.4.2 爆破方案186

8.4.3 三排混合框架筒仓结构倒塌过程有限元计算结果186

8.5 三排筒仓结构中间劈开定向倒塌有限元模拟188

8.5.1 结构概况和爆破方案188

8.5.2 有限元模型建立190

8.5.3 数值模拟结果分析191

参考文献196

第9章 烟囱、水塔类构筑物爆破拆除数值模拟197

9.1 烟囱、水塔类构筑物的结构及材料特性197

9.2 百米高烟囱折叠爆破拆除倒塌过程有限元模拟198

9.2.1 工程背景198

9.2.2 烟囱有限元模型的建立199

9.2.3 烟囱有限元模型倒塌效果分析199

9.3 高耸薄壁冷却塔爆破拆除数值模拟204

9.3.1 模型及爆破方案204

9.3.2 数值模拟结果分析与比较206

9.4 爆破拆除X梁双曲线冷却塔倒塌过程数值模拟212

9.4.1 工程概况212

9.4.2 有限元模型的建立213

9.4.3 计算结果214

参考文献218

第10章 钢筋混凝土桥梁爆破拆除数值模拟219

10.1 桁架拱连拱桥爆破拆除数值模拟219

10.1.1 工程概况219

10.1.2 爆破参数设计220

10.1.3 模型简介221

10.1.4 数值模拟结果分析222

10.2 钢筋混凝土桁式组合拱桥爆破拆除数值模拟227

10.2.1 工程概况227

10.2.2 爆破方案及参数设计228

10.2.3 桁式组合拱桥爆破拆除模拟230

10.2.4 模拟结果分析233

10.3 钢筋混凝土双曲拱大桥深孔爆破拆除模拟238

10.3.1 工程概况238

10.3.2 爆破方案及参数设计239

10.3.3 爆破过程数值模拟及分析242

10.4 下承式80m肋拱公路桥爆破拆除数值模拟245

10.4.1 工程概况245

10.4.2 爆破拆除方案246

10.4.3 桥梁的有限元模型247

10.4.4 模拟结果分析247

参考文献254