水工建筑物拆除爆破的数值模拟与效果分析

引 言
１ Ａ Ｓ ＳＬ Ｎ Ｙ ／ Ｓ—Ｄ Ｎ ３ Ｙ Ａ Ｄ显 式动 力分 析
随着我国经济建设 的快速发展 ，有些水工建筑物
需 要拆 除 重建 或拆 除 及 改 建 Ｊ ，比如 不 合 格 要 求 的大
坝 、施 工 围堰 、临 时导 墙 及 拌 和 楼 的钢 筋 混凝 土支 承
１ １ 有 限元 的动力 方程 Ｊ ．
手段。
由于 拆 除爆破 过程 的复杂性 和 瞬 时性及 危 险性 ， 本
２ ）炸 药材料 与状 态方 程
文正是利用 Ａ Ｓ ＳＬ Ｎ Ｙ ／ Ｓ—Ｄ Ｎ ３ Ｙ Ａ Ｄ大 型有 限元 分 析 软 件 结合 工 程实 例 ， 仅仅 对 调 整 爆 破 装 药 方式 进 行 模 拟 ， 借 助计 算 机求解 的过程 和结 果 ， 了解 在该 模型 下爆 破破 碎 效果 ， 过 比较计 算结 果 得 出几点 认识 。 通
３ ）接触边 界 （ ｂ）条件 ａ
（ 一 ｉｎ ） ＝０
速碰撞问题 ，由于物体 的几何形状较复杂或者 问题 的 某些特征是非线形的 ，在求解 中往往采用过多 的简化 易导 致误 差 ，甚 至 产 生错 误 的结 果 。在 计 算 机 突飞 猛
进发 展 的今 天 ，可 应 用 ＡＮ Ｙ ／ Ｓ—Ｄ Ｎ Ｓ ＳＬ Ｙ Ａ有 限元 分
，
，
＋
＝Ｊ Ｄ
（） １
式 中 １ ７ ＂ 为柯 西应 力 为体 力 密度 ； 加速 度 。 互为 边界 条件 ：
１ ）受 力边 界 （ ｂ ）条件 Ｏ．
ｎ ＝ ｔ ｔ ） （ （） ２
构架 等 ，一 方 面要 达 到 预期 的拆 除爆 破 效 果 ；另 一 方
面 又要将 爆 破后 的有害效 应 严格 控制 在规 定 的范 围 内 ，
方式的数值模拟分析 了拆 除爆破 效果 。结果表 明， 采用 Ａ Ｓ Ｓ Ｌ Ｎ Ｙ ／ Ｓ—Ｄ Ｎ ３ Ｙ Ａ Ｄ模 拟分析拆 除爆破 效果是 可行 的， 可作 为今
后 实 际工 程 的 一 种 理 论 参 考 。 关 键 词 ： 工 建 筑 物 ； 除爆 破 ； 值 模 拟 ； 果 分 析 水 拆 数 效 中 图 分 类 号 ：Ｖ ４ ． Ｔ ７６５ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ８— １２ ２ １ ）５— ０ ３— ３ １０ ０ １ （０ １ ０ ０ ２ ０
（ ．深 圳 市水务局 ， 东 深圳 ５ ８ ３ ； ．深圳 市水务 规 划设计 院 ， 东 深圳 ５ ８ ０ ） １ 广 １０ ６ ２ 广 １０ １
摘 要 ： 绍 了 Ａ Ｓ ＳＬ 介 Ｎ Ｙ ／ Ｓ—Ｄ Ｎ ３ Ｙ Ａ Ｄ有限元理论和方 法。结合 湖北省丹江 口水利 枢纽 ２ 电梯 井拆 除为例 ， 通过调 整装 药
１２ 材料参 数及 状态 方程 ．
１ ）混 凝土 材料
析软 件模 拟技 术来 解决 满 足 工 程要 求 的数 值 解 Ｊ Ｓ 。Ｌ
—
混 凝 土介质 采用 具 有 弹 塑性 性 质 的材 料来 模 拟 爆 破 荷载 下混 凝土 的本 构关 系 ］选 取 ＭＡ ＰＬ ＴＩ ， Ｔ ＡＳ Ｃ
—
—
Ｄ Ｎ Ｙ Ａ作 为世 界 上最 著名 的通 用显 式 动力 分 析 程序 ，
Ｋ Ｎ Ｍ ＴＣ， Ｉ Ｅ Ａ Ｉ 混凝 土 材料参 数 见表 １ 。
表 １ 混 凝 土 材 料 参 数
能够模 拟 真实 世界 的各 种 复 杂 问 题 ，特 别 合 适 求 解各 种 二维 、三维 非线 性 结 构 的爆 炸 、高 速 碰 撞 和 金 属成 型等 非 线 性 动 力 冲 击 问题 。 因此 Ａ Ｓ Ｓ Ｌ Ｎ Ｙ ／ Ｓ—Ｄ Ｎ Ｙ Ａ 数 值模 拟 方法 对研 究 拆 除 爆破 效果 分 析 是 一 种 较 好 的
收稿 日期 ：０ １ ０ ０ ； ２ １ — ３— ２
修 回 日期 ：０ １— ５—０ ２１ ０ ５
作者简介 ： 陈武谨 （ ９ ９一） 男 ， １７ ， 硕士 ， 工程师 ， 从事政府投 资的水务工程建设管理工作。
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２３ ・
２１ ０ １年 ５月 第 ５期
广 东水 利 水 电
Ｎ ． Ｍａ．０ １ ｏ５ ｙ２ １
—
炸 药采用 材料 模 型 为高 性 能 炸药 材 料 Ｍ Ｔ Ｈ Ｇ Ａ — ＩＨ
ＢＲ ， Ｕ Ｎ 在实 际计算 时， 的值较小。 目 取 前对 炸药 的数 值 模 拟 ， 们 普 遍 公 认 Ｊ 人 ｗＬ方 程对 描 述
ＥＸＰＬＯＳ ＶＥ Ｉ
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炸药的爆轰状态较为适合 ， 并且在多位科研人员的研究
第 ５期
２１ ０ １年 ５月
广 东水 利 水 电
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Ｎｏ． ５
Ｍａ ． ０ １ ｖ２ １
水 工 建 筑 物 拆 除 爆 破 的数 值 模 拟 与效 果分 析
陈武 谨 蔡 ， 勇
这 涉及 到拆 除爆 破 效 果 和 安 全 问题 ｌ ，为 此 ，要 了解 Ｊ Ｊ 拆 除物 的 破 碎 过 程 及 破 坏 情 况 对 分 析 爆 破 效 果 非 常
重要 。
２ ）位 移边 界 （ ｂ） 件 Ｏ， 条
（ ，）：Ｄ （ ） 。 ｔ （） ３ （） ４
但 目前 对 于 大多 数 的工 程 技 术 问题 ，像 爆 破 、高
。。
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药 柱段 孔壁 、 柱段 炮 孔 问 连 心线 、 塞 段炮 孔 间 连心 药 堵
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线 上 同一 单 元 的 有 效 应 力 时 程 曲线 来 分 析 爆 破 效 果
（ 图 ５～图 ７ 。 见 ）
ＬＳ ＤＹ ＮＡ — ｕ６ｅｒｉ ｕｔ ｎｐ Ｌｅ ｉ ｗ ｓ