大型钢结构物聚能切割爆破预处理分析与应用

2021-04-231

对大型钢结构物实施外部装药爆破拆除时,由于炸药用量多,破坏效应非常大,因此,大型钢结构物爆破应采取分块、多次爆破进行拆除为了保证结构物既能顺利地倒塌,又能达到较好的破碎程度,爆破设置的炸点较多此外,由于聚能切割器切割能量受到许多因素的影响,为了保证切割器能量的充分发挥,必须对装药部位进行严格的处理钢结构物的主要特点是构件的长细比较大,因此,对大型钢结构物爆破的预处理工作,首要的问题是如何保证结构的稳定性,防止结构物在爆破之前突然崩溃需要爆破拆除的钢结构物结构一般相当复杂,且许多构件将变成不规则构件如何实现复杂结构这就是由势能原理导出的有限元平衡方程式K为遍Ka+AcKd总=‘加纽姑恤吼置线型聚能切割器和保证控制图实现和不规则构件的稳定性的数值分析,是钢结构爆破预处理稳定性分析的难点所在用有限元法求解弹性屈曲问题,利用势能原理可以得到统一的计算公式若系统处于平衡,则在一切可能的位移状态中,存在一种状态,使得总势能为驻值,即其中:V为系统的总势能;U为应变能;W为外力在系统变形过程中所做的功,它们都是系统位移W的函数由势能驻值条件可以确定系统的平衡位置,如果研究这个平衡位置是否稳定,需要进一步考虑总势能的二阶变分条件即IW>0,稳定平衡,临界平衡,稳定性分析的目的是要确定临界荷载和相应的屈曲形态要保证结构稳定,必须使总势能对位移的二阶导数为正实际上应变能U可以分为线性与非线性两个部分,分别是应变的线性和非线性齐次函数,则只与上一步量产生的应力状态有关。这种仅由应力状态所决定的单元刚度矩阵叫做几何刚度矩阵,或初应力矩阵,一般用ke表示如果将欧拉稳定问题看成一种初应力状态,则欧拉稳定问题亦可以用非线性方程,因此静应变测试选择在槽型钢上进行。立柱未处理前,分别在槽型钢的腹板和翼板上选择1 ~414个测试点帖上应变片,其规格为10mmK 3mm棚状胶片基片,应变仪和记录仪分别采用YJ-25静态应变仪、YE-3831动态应变仪和DASP数据采集、记录系统。

动测主要提供爆破拆除时,立柱倒塌过程折弯处的应力、应变变化过程。测点选择在场房南侧一排由东向西的6和8*立柱工字型钢的腹板内外两侧(测点编号为5*、),爆破前在帖片位置上先将工字型钢的2个翼板切去高约20cm的切口,以便使工字型钢倒塌时在切口处折弯断裂测点分布如所示,静态测试结果如表2所示动态测量结果表明:在8立柱开始倾倒20ms用丹=5爪办=20方案时,出现一个-1324和应变峰值,大约5ms后,测对结构进行切口和c切割缀条等处理1预处理前后结构的位移与应力比较试验序号试中断下面一个波形为立柱工字型钢腹板北侧的应变实测波形,该应变波形表明:在8立柱开始倾倒5ms以后,6立柱开始倾倒,大约18ms后,出现一个-4545叫应变峰值,约20ms后测试中断。

根据计算分析结果和测试的数据进行比较分析,可以得到以下结果:预处理前后截面受到的压应力都在材料的弹性范围内,这一点在应变测试中得到证实根据测试的数据估算结构的实际荷载约为450.8kN荷载分析得到柱顶承受的荷载约为29.kN,吊车梁中约为68. 6kN,计算中考虑了立柱的自重,立柱自重约为98kN,三者的重量作用在下切口上约为460. 6kN荷载分析与测试结果基本相符。

预处理后结构内外肢截面上的应力分布是不均匀的,在测试中由于测点少,这一点反应不出不过在进行结构测试时,中下切口之间的缀条并未完全切割,缀条的存在会影响到结构内力的分布。

5结论提出了钢结构物爆破预处理设计的依据。研究中发现在预处理前后,钢结构的变形量变形模态以及内力分布都发生了明显的变化,当切口处截面的应力还在材料的弹性范围内时,结构的实际荷载己接近临界荷载因此,钢结构爆破预处理应以结构稳定性(屈曲)分析为基础,以内力分析为进行设计同时应满足结构稳定性与材料强度要求,并充分考虑结构物的实际情况利用结构屈曲分析的有限元理论,可以实现对复杂结构、不规则构件的屈曲荷载与屈曲模态的分柝当立柱缀条切割高度在5m以下,切口高度在30cm以下时,可以保证结构的稳定十性利用数值分析的方法分析了影响格构式立柱屈曲荷载的主要因素。根据结构稳定性分析的有限元理论,利用大型有限元分析软件ANSYS对钢排架结构爆破预处理进行了分析,并且应用于实际工程中,结构在预处理后爆破之前都是稳定的,证明应用结构稳定性原理进行钢结构爆破预处理参数设计是可靠的,并且与实际测量结果相符合

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