钢筋混凝土高烟囱论文：高耸（高层）建筑物定向爆破拆除倒塌过程研究

【中文摘要】烟囱爆破拆除无论是拆除高度还是拆除难度都在日益增大。本文运用动力学原理建立了钢筋混凝土烟囱在爆破后余留支撑部的应力模型,分析了切口中性轴的变化规律和决定因素,提出用冲压系数kv来考虑突加载的影响。进而采用共用节点分离式模型,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对钢筋混凝土烟囱倒塌过程进行了数值模拟研究。通过对混凝土和钢筋单元应力-时程曲线的分析,指出共用节点分离式模型能够较好地反映钢筋和混凝土两种材料的力学性能差异。同时,本文运用力学原理分析了钢筋混凝土框-剪结构爆破拆除的倒塌机理,并利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,采用分离式模型对建筑物倒塌过程进行了数值模拟研究。通过数值模拟仿真,对比结构处理前后两种情形下各自的倒塌特点,指出预处理是确保整体结构顺利失稳倒塌和充分解体的重要技术措施。最后,通过对混凝土和钢筋单元应力-时程曲线的分析,指出共用节点分离式模型能够较好地反映钢筋和混凝土两种材料的力学性能差异,研究成果可为日后类似结构的建模和分析提供有益的借鉴和参考。

【英文摘要】Both the height and the difficulty of chimney blasting demolition are increasing gradually. This paper establishes stress models of the supported segment of the remaining based on dynamic principle, and analyzes the

regulation and the determining factor of the variation of cut neutral axis. The punching factor is used to consider with influence of sudden load. We adopt the node-split reinforced concrete model, and make the numerical simulation study of the reinforced concrete chimney collapse process by mea...

【关键词】钢筋混凝土高烟囱 切口支撑部应力 框剪结构 爆破拆除 分离式模型 预处理 ANSYS/LS-DYNA

【英文关键词】high reinforced concrete chimney cutting-support stress frame-shear structure blasting demolition separate models pre-weakening ANSYS/LS-DYNA

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【目录】高耸（高层）建筑物定向爆破拆除倒塌过程研究文摘要3-4

Abstract4

第一章 绪论9-16

9

中1.1

研究背景和意义9-109-10

1.1.1 引言1.1.2 爆破拆除1.2 国内外研1.2.2 国内

1.1.3 存在及需要解决的问题10

1.2.1 国外研究现状

10-12

究现状10-13研究现状12-1313-1513-15

1.3 本课题主要研究内容和方法

1.3.2 主要研究方法

1.3.1 主要研究内容13参考文献15-16

第二章 有限元分析原理和2.1 有限元分析基本原理

16

2.1.2 有限元分析

ANSYS/LS-DYNA概述16-2516

2.1.1 有限元法的基本思想

的一般步骤1616-17

2.2 有限元软件ANSYS/LS-DYNA程序介绍

2.2.2 LS-DYNA

2.2.1 LS-DYNA的发展历程16-17

的功能特点1717-24

2.3 ANSYS/LS-DYNA算法的基本原理

2.3.2

2.3.1 物体运动和变形的物质描述17-18

2.3.2.1 更新拉格朗日格式

19-20

控制方程18-2019

2.3.2.2 完全拉格朗日格式2.3.3 方程的求2.3.3.2 隐式求解

2.3.4.1 人参考文献

3.1

解20-2222

2.3.3.1 显式求解20-22

2.3.4 人工体积粘性和沙漏模态22-24

2.3.4.2 沙漏模态23-24

工体积粘性22-2324-25概述25252626-34

第三章 钢筋和混凝土的有限元模型25-353.2 模型分类25-263.2.2 组合式模型25-26

3.2.1 分离式模型3.2.3 整体式模型

3.3 ANSYSY/LS-DYNA中模拟要素的选取3.3.1 单元类型及其选取26-28

3.3.2 材料模

参

型及其选用28-30考文献34-3535-4635-3939-41

3.3.3 接触类型及其确定30-34第四章 建(构)筑物的拆除爆破

4.1 高耸构筑物的特点与爆破拆除方法概述4.2 高耸构筑物的定向倒塌爆破拆除方法4.3 高层建筑物爆破拆除方式的选择41-43

43-45

参考文献45-46

4.4

建筑物定向倾倒方式第五章 高5.1 烟囱拆

耸筒体构筑物定向拆除爆破倒塌过程研究46-63除爆破的基本原理

46

5.2 钢筋混凝土烟囱拆除爆破的力学模

型46-5146-49

5.2.1 烟囱切口余留支撑部应力模型5.2.1.1 冲击荷载46-48

5.2.1.2 切口支撑部

应力模型48-4949-5151-52

5.2.2 钢筋混凝土烟囱倾倒的力学模型

5.3.1 模型概况52-55

5.3.3 有限

5.3 模拟实例51-61

5.3.2 建模方法和实现形式

元模型55-5858-59

5.3.4 模型位移和振动速度分析

5.3.5 模型切口应力分析和钢筋混凝土材料的力学性

5.4 小结61-62

参考文献62-63

能分析59-61

第六章 高层结构建筑物定向拆除爆破倒塌过程研究63-7563-65

6.1 框架-剪力墙结构倒塌的力学机理6.1.1 爆破切口形成的初始阶段63-64

6.2 模拟实例

6.2.2 有限元模型6.3 模拟结果

6.1.2

切口闭合后的后续阶段64-6565-6866-6768-7368-71析71-73

6.2.1 模拟概况65-666.2.3 建模方案67-68

6.3.1 结构预处理前后两种模拟结果的对比分析6.3.2 模型切口应力和钢筋混凝土材料的力学性能分6.4 小结73-74

参考文献74-75

第七

章 总结与展望75-7775-76

7.1 主要研究成果和创新点

攻读硕士期间发表的论

7.2 不足和展望76-77

致谢78

文和研究成果77-78