基于数值模拟的铁四院前大楼拆除爆破方案优化
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（１．中铁 四院集 团 岩 土工程有 限责 任公 司 ，武汉 ４３００６３；２．中国地质大学 （武汉 ），武汉 ４３００７４）
摘 要 ： 爆 破 拆 除 的铁 四 院前 大楼 为 砖 混 外套 框 架 的 “楼 包楼 ”特 殊 结 构 ，周 边 环 境 复 杂 。 为 确 定 合 理 的 爆 破 拆 除方 案 和 爆 破 参 数 ，控 制 其 倒 塌 姿 态 和爆 堆 范 围 ，利 用 ＡＮＳＹＳ／ＬＳ—ＤＹＮＡ 有 限 元 软 件 ，建 立 分 离式 耦 合模型 ，对 多个拆除爆破方案进行模拟分析 ，确定 了单向折 叠爆破 柱破 坏 部 位 ，立柱 爆 高 等 参 数 进 行 优 化 ，其 中上 下 切 口起 爆 时 差 调 整 为 １０２０ ｍｓ，中 间 与 两 侧 时 差 为 ８８０ ｍｓ，后 排 支 撑 区立 柱 实施松 动 爆破 ，同 时提 高上 切 口立 柱爆 破 高 度 。 采 用优 化 方 案 ，建 筑 物 被 成 功 爆 破 ， 结 构 折 叠形 态 明显 ，爆破 效 果 理 想 。 实 际爆 破 结 果 表 明 ，爆 破 切 口的 形 成 和 闭 合 、结构 倒 塌 过 程 、塌 落 范 围与 形 态等 与模 拟 结 果基 本 一致 。 关 键 词 ： 框 架 结 构 ；爆 破 拆 除 ；数 值模 拟 ：方案 优 化 中 图分 类 号 ： ＴＵ７４６．５ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： １００ｌ一４８７Ｘ（２０１８）０ｌ一００９６—０８
Ｏ ｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｅｍ ｏｌｉｔｉｏｎ Ｂｌａｓｔｉｎｇ Ｓｃｈｅｍ ｅ ｏｆ ＴｉｅＳｉＹｕａｎ Ｆｏｒｍ ｅｒ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｎｕｍ ｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ
Ｍ ＥＮＧ Ｙｕｎ．ｑｉ ，ＮＩ Ｍ ｉｎｇ—ｌｉａｎｇ。 ＣＡＯ Ｐｅｎｇ ，ＷＡＮＧ ，ＬＩ Ｘｉａｏ。ｂｅｉ ，ＳＵＮ Ｊｉｎ—ｓｈａｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈａｏ．１ｏｎｇ ， （１．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｉｙｕａｎ Ｇｒｏｕｐ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ ＬＴＤ，Ｗｕｈａｎ ４３００６３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｅｅｓ（Ｗｕｈａｎ），Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
第 ３５卷 第 １期 ２０１８年 ３月
爆 破
ＢＬＡＳＴＩＮ Ｇ
Ｖ０１．３５ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２０１８
ｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—４８７Ｘ．２０１８．０１．０１６
基 于 数 值 模 拟 的 铁 四 院 前 大 楼 拆 除 爆 破 方 案 优 化
蒙云琪 ，倪明亮 ，操 鹏 ，王 宇 ，李小贝 ，孙金山２，张 Ｉ龙
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｉｎ ＴｉｅＳｉＹｕａｎ ｗａｓ ｖｅｒｙ ｓｐｅｃｉａｌ，ｗｉｔｈ ａ ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｈｕｇｇｅｄ ａ ｍａｓｏｎｒｙ—ｃｏｎ— ｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｍ ｐｌｅｘ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｐｌａｎ ａｎｄ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｐｏｓｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｔ ｏｆ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ．ａ ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｅｓｔａｂ— ｌｉｓｈｅｄ ｔｏ ｓｉｍ ｕｌａｔｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＮＳＹＳ／ＬＳ—ＤＹＮＡ ｆ ｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆ ｔｗａｒｅ．Ｃｏｍ ｐａ— ｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｗｏ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｐｌａｎｓ，ｔｈｅ ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｆｏｌｄｅｄ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ．Ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎ ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｃｕｔ，ｂｌａｓｔｉｎｇ ｐａｒｔ ｏｆ ｃｏｌｕｎｌｎｓ，ｂｌａｓｔｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｕｍｎｓ．Ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｉｎｃｉｓｉｏｎｓ ｗａｓ ａｄｊｕｓｔｅｄ ｔｏ １０２０ ｍｓ，ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅ— ｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｍ ｉｄｄｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｉｄｅｓ ｗａｓ ８８０ ｍｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｌｕｍｎ ｏｆ ｒｅａｒ ｓｕｐｐｏｒ ｔ ａｒｅａ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｗｉｔｈ ｌｏｏｓｅ ｂｌａｓ— ｔｉｎｇ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｕｍｎ ｉｎ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｉｎｃｉｓｉｏｎ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ， ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｄｅｍｏｌｉｓｈｅｄ，ｔｈｅ ｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｆｏｌｄｅｄ．Ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ａｌｌ ｃｏｎ— ｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｌｏｓｕｒｅ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｉｎｃｉｓｉｏｎ，ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｏｌｌａｐｓｅ．ｔｈｅ ｓｃｏｐｅ ａｎｄ ｆｏｍ １ ｏｆ ｃｏｌｌａｐｓｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｆｌａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｂｌａｓｔｉｎｇ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｃｈｅｍｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
摘 要 ： 爆 破 拆 除 的铁 四 院前 大楼 为 砖 混 外套 框 架 的 “楼 包楼 ”特 殊 结 构 ，周 边 环 境 复 杂 。 为 确 定 合 理 的 爆 破 拆 除方 案 和 爆 破 参 数 ，控 制 其 倒 塌 姿 态 和爆 堆 范 围 ，利 用 ＡＮＳＹＳ／ＬＳ—ＤＹＮＡ 有 限 元 软 件 ，建 立 分 离式 耦 合模型 ，对 多个拆除爆破方案进行模拟分析 ，确定 了单向折 叠爆破 柱破 坏 部 位 ，立柱 爆 高 等 参 数 进 行 优 化 ，其 中上 下 切 口起 爆 时 差 调 整 为 １０２０ ｍｓ，中 间 与 两 侧 时 差 为 ８８０ ｍｓ，后 排 支 撑 区立 柱 实施松 动 爆破 ，同 时提 高上 切 口立 柱爆 破 高 度 。 采 用优 化 方 案 ，建 筑 物 被 成 功 爆 破 ， 结 构 折 叠形 态 明显 ，爆破 效 果 理 想 。 实 际爆 破 结 果 表 明 ，爆 破 切 口的 形 成 和 闭 合 、结构 倒 塌 过 程 、塌 落 范 围与 形 态等 与模 拟 结 果基 本 一致 。 关 键 词 ： 框 架 结 构 ；爆 破 拆 除 ；数 值模 拟 ：方案 优 化 中 图分 类 号 ： ＴＵ７４６．５ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： １００ｌ一４８７Ｘ（２０１８）０ｌ一００９６—０８
Ｏ ｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｅｍ ｏｌｉｔｉｏｎ Ｂｌａｓｔｉｎｇ Ｓｃｈｅｍ ｅ ｏｆ ＴｉｅＳｉＹｕａｎ Ｆｏｒｍ ｅｒ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｎｕｍ ｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ
Ｍ ＥＮＧ Ｙｕｎ．ｑｉ ，ＮＩ Ｍ ｉｎｇ—ｌｉａｎｇ。 ＣＡＯ Ｐｅｎｇ ，ＷＡＮＧ ，ＬＩ Ｘｉａｏ。ｂｅｉ ，ＳＵＮ Ｊｉｎ—ｓｈａｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈａｏ．１ｏｎｇ ， （１．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｉｙｕａｎ Ｇｒｏｕｐ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ ＬＴＤ，Ｗｕｈａｎ ４３００６３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｅｅｓ（Ｗｕｈａｎ），Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
第 ３５卷 第 １期 ２０１８年 ３月
爆 破
ＢＬＡＳＴＩＮ Ｇ
Ｖ０１．３５ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２０１８
ｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—４８７Ｘ．２０１８．０１．０１６
基 于 数 值 模 拟 的 铁 四 院 前 大 楼 拆 除 爆 破 方 案 优 化
蒙云琪 ，倪明亮 ，操 鹏 ，王 宇 ，李小贝 ，孙金山２，张 Ｉ龙
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｉｎ ＴｉｅＳｉＹｕａｎ ｗａｓ ｖｅｒｙ ｓｐｅｃｉａｌ，ｗｉｔｈ ａ ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｈｕｇｇｅｄ ａ ｍａｓｏｎｒｙ—ｃｏｎ— ｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｍ ｐｌｅｘ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｐｌａｎ ａｎｄ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｐｏｓｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｔ ｏｆ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ．ａ ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｅｓｔａｂ— ｌｉｓｈｅｄ ｔｏ ｓｉｍ ｕｌａｔｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＮＳＹＳ／ＬＳ—ＤＹＮＡ ｆ ｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆ ｔｗａｒｅ．Ｃｏｍ ｐａ— ｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｗｏ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｐｌａｎｓ，ｔｈｅ ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｆｏｌｄｅｄ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ．Ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎ ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｃｕｔ，ｂｌａｓｔｉｎｇ ｐａｒｔ ｏｆ ｃｏｌｕｎｌｎｓ，ｂｌａｓｔｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｕｍｎｓ．Ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｉｎｃｉｓｉｏｎｓ ｗａｓ ａｄｊｕｓｔｅｄ ｔｏ １０２０ ｍｓ，ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅ— ｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｍ ｉｄｄｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｉｄｅｓ ｗａｓ ８８０ ｍｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｌｕｍｎ ｏｆ ｒｅａｒ ｓｕｐｐｏｒ ｔ ａｒｅａ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｗｉｔｈ ｌｏｏｓｅ ｂｌａｓ— ｔｉｎｇ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｕｍｎ ｉｎ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｉｎｃｉｓｉｏｎ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ， ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｄｅｍｏｌｉｓｈｅｄ，ｔｈｅ ｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｆｏｌｄｅｄ．Ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ａｌｌ ｃｏｎ— ｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｌｏｓｕｒｅ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｉｎｃｉｓｉｏｎ，ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｏｌｌａｐｓｅ．ｔｈｅ ｓｃｏｐｅ ａｎｄ ｆｏｍ １ ｏｆ ｃｏｌｌａｐｓｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｆｌａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｂｌａｓｔｉｎｇ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｃｈｅｍｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ