伞形水塔拆除爆破关键参数计算与数值模拟.pdf

第３７卷 第４期 ２０２０年１２月 爆 破 ＢＬＡＳＴＩＮＧ Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． ４  Ｄｅｃ． ２０２０ ｄｏｉ１０． ３９６３／ ｊ． ｉｓｓｎ． １００１ －４８７Ｘ． ２０２０． ０４． ０１８ 伞形水塔拆除爆破关键参数计算与数值模拟* 叶家明 １， 戴春阳２， 李洪伟１，３， 刘 伟 １，３ （１．安徽理工大学化学工程学院，淮南２３２００１；２．安徽天明爆破工程有限公司， 滁州２３９０００； ３．安徽省爆破器材与技术工程实验室， 淮南２３２００１） 摘 要 在拆除某市区内的废弃伞形水塔的过程中， 为了确定合理的爆破缺口关键参数， 通过应力条件计 算出水塔爆破缺口的圆心角大小和刚度条件计算出水塔爆破缺口高度， 并基于ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ-ＤＹＮＡ软件， 对水 塔的定向倒塌进行数值模拟。模拟结果表明 通过应力条件及刚度条件计算出的爆破缺口圆心角大小及缺 口高度使得水塔符合预期倒塌效果； 当在水塔拆除的实际施工设计中， 采用经验公式得到的爆破缺口不能实 现水塔的顺利倒塌， 同时， 数值模拟分析也验证了水塔不能倒塌的结果。因此， 水塔拆除爆破关键参数计算 方法及数值模拟对实际工程具有理论指导意义。 关键词 伞形水塔；应力条件；刚度条件；定向倾倒；数值模拟 中图分类号 ＴＤ２３５ 文献标识码 Ａ 文章编号 １００１ －４８７Ｘ（２０２０）０４ －０１０６ －０５ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｋｅｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ Ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ Ｂｌａｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｕｍｂｒｅｌｌａ Ｓｈａｐｅｄ Ｗａｔｅｒ Ｔｏｗｅｒ ＹＥ Ｊｉａ-ｍｉｎｇ１，ＤＡＩ Ｃｈｕｎ-ｙａｎｇ２，ＬＩ Ｈｏｎｇ-ｗｅｉ１， ３， ＬＩＵ Ｗｅｉ１， ３ （１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｕａｉｎａｎ ２３２００１，Ｃｈｉｎａ；２． Ａｎｈｕｉ Ｔｉａｎｍｉｎｇ Ｂｌａｓｔｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈｕｚｈｏｕ ２３９０００，Ｃｈｉｎａ；３． Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈｕａｉｎａｎ ２３２００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｅｍｏｌｉｓｈｉｎｇ ａｎ ａｂａｎｄｏｎｅｄ ｕｍｂｒｅｌｌａ ｓｈａｐｅｄ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ｉｎ ａｎ ｕｒｂａｎ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｃｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｃｏｎｄｉ- ｔｉｏｎｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｋｅｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｃｕｔ． Ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ-ＤＹＮＡ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｃｅｎｔｅｒ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｂｙ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ｃｏｎｆｏｒｍ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｅｆｆｅｃｔ． Ｗｈｅｒｅａｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ，ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｃｕｔ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｆｏｒｍｕｌａ ｃａｎｎｏｔ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｌｓｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｉｓ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ． Ｉｎ ｓｕｍｍａｒｙ，ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａ ｔｏｗｅｒ ｈａｖｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｕｍｂｒｅｌｌａ ｓｈａｐｅｄ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ；ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｌｌａｐｓｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 收稿日期２０２０ －０７ －１２ 作者简介叶家明（１９９５ －） ， 男， 在读硕士， 从事爆破理论与技术研 究， （Ｅ-ｍａｉｌ）１００６２８２０１７＠ ｑｑ． ｃｏｍ。 通讯作者李洪伟（１９７９ －） ， 男， 硕士、 教授， 从事爆炸技术及应用方 向研究， （Ｅ-ｍａｉｌ）ｌｉｈｗ＠ ａｕｓｔ． ｅｄｕ． ｃｎ。 基金项目安徽高校自然科学研究重点项目（ＫＪ２０１９Ａ０１２３） 随着时代的不断发展， 科技的不断更新迭代， 城 市中的水塔也失去了其应有的价值。这些水塔多为 年久失修， 存在较大安全隐患。为了消除安全隐患 并且使城市有限的土地资源得到更好的利用， 水塔 万方数据 的拆除成为必然趋势。大多数水塔是由一个储水装 置和一个圆形的筒， 但因其筒体高度大， 重心较高， 支撑筒壁较薄， 所以通过机械拆除难度系数大， 爆破 因其安全、 高效并且经济所以经常用于水塔拆除中。 牛玉学等通过对水塔自身结构的特点及场地条 件的分析， 根据同类工程的施工经验确定切口圆心 角， 并没有进行相关的理论计算［ １］。邓永兴等在水 塔拆除过程缺口圆心角的选取中也是通过经验公式 进行计算选取的［ ２］。周凤仪分析了一个按照经验 公式设计参数导致水塔未能倒塌的案例， 其主要原 因就是未能分析水塔钢筋布局， 直接用经验公式设 计参数［ ３］。谢先启等通过一般工程经验， 得出爆破 切口高度和缺口大小，精细化设计，成功拆除了 ３８ ｍ的倒锥形钢筋砼水塔［ ４］。谢瑞峰等通过经验 公式， 壁厚与切口高度的一定关系及切口长度与筒 体周长的关系得出相应的切口高度和切口长度， 成 功拆除水塔［ ５］。张松峰等人通过水塔的结构和实 际受力情况及钢筋的失稳情况及经验公式得出爆破 切口长度和高度， 成功拆除水塔［ ６-８］。 国内有些爆破拆除城市复杂环境下的水塔的案 例中， 主要的相关参数大多是通过经验公式得到的， 并没有通过理论计算来进行分析， 有些能够一次性 成功爆破拆除水塔， 而有些因为爆破关键参数选择 不合理， 不能安全拆除水塔， 带来安全隐患。故选择 合理的切口圆心角大小、 切口高度是水塔拆除的关 键， 它对爆破效果和爆破安全起到直接的影响， 所以 本文将通过对切口形成时钢筋混凝土的应力相关力 学计算来确定切口圆心角的大小， 通过刚度条件来 确定切口的高度， 并运用到水塔拆除中。 １ 爆破切口相关参数的计算 １． １ 爆破切口圆心角的计算 水塔拆除方案中最常见的就是定向倾倒， 拆除 施工方便， 倒塌效果也比较好。在水塔拆除过程中， 对于切口的选择一般是使用正梯形或倒梯形切口。 在拆除爆破水塔时， 由于梯形切口的底部界面会相 对薄弱， 在切口形成后最先遭到破坏， 所以对切口底 部截面处进行着重分析。假设爆破切口圆心角为 α， 其圆心角对应的弧长为Ｌ， 剩余截面的圆心角为 β， 如下图１所示［ ９］。 （１） 爆破切口生成后， 剩余支撑体截面面积为 Ａ ＝ ２∫ Ｒ ｒ∫ α／２ ０ ρｄρｄθ ＝（Ｒ２－ ｒ２） （β／２） （１） （２） 剩余支撑截面的偏心距计算 ｅ ＝ １ Ａ∫ＸｄＡ ＝ １ Ａ ＸｄＡ ＝ ２ Ａ∫ Ｒ ｒ∫ρ ２ ｃｏｓθｄρｄθ ＝ ４｛ （Ｒ３ １ － ｒ３ １）ｓｉｎ（ α／２ ）／［３（Ｒ２ １ － ｒ２ １）β］ ｝ （ ２） 考虑到水塔拆除的钢筋因素， 用下式计算ｅ ｅ ＝ ２（Ｒ２ １ ＋ ｒ２ １ ＋ Ｒ１ｒ１）ｓｉｎ（ α／２ ）／ ［３（Ｒ１＋ ｒ１） （π － α ＋ μＷ） ］（３） 式中μ为切口断面的配筋率；ｄ为钢筋直径；ｎ 为整个切口截面内钢筋的数量；Ｗ为面积折算比， Ｗ ＝ Ｅ钢筋 Ｅ混 。 图１ 水塔切口横截面图 Ｆｉｇ． １ Ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ｃｕｔ （３） 剩余支撑部分截面对形心主轴的惯性矩 Ｉ ＝ ２∫ Ｒ１ ｒ１∫ β／２ ０ （ρ ｃｏｓθ － ｅ） ２ρｄρｄθ ＝ （１／８） （Ｒ４ １ － ｒ４ １） （β ＋ ｓｉｎβ）－（ ８／９） （Ｒ３ １ － ｒ３ １） ２ ｓｉｎ２（ β／２ ）／［β（Ｒ２ １ － ｒ２ １） ］ （ ４） 式中ｒ１为钢筋到水塔筒心的距离；Ｒ１筒体外 壁到水塔筒心的距离。 （４） 在水塔倾倒初始时， 倾倒力矩等于偏心距ｅ 与重力ｍｇ的乘积 Ｍ ＝ ｍｇｅ ＝ ４ｍｇ｛ （Ｒ３ １ － ｒ３ １）ｓｉｎ（ β／２ ）／ ［３（Ｒ２ １ － ｒ２ １）β］ ｝ （５） 式中Ｍ为倾倒力矩；ｍ为水塔爆破切口以上部 分的质量。 （５） 取水塔切口截面受拉区端点Ｆ所受到的拉 应力与混凝土的极限抗拉强度相等的阶段， 即为极 限平衡状态。根据材料力学理论， 结构偏心受压，Ｆ 点应力为［ １０，１１］ σＦ＝ Ｍ（ｒ１－ ｅ） Ｉ － ｍｇ Ａ （６） Ｆ点处１个壁厚材料的面积为［ １２］ Ｓ ＝ Ｒ２ １ａｒｃｃｏｓ ｒ１ Ｒ１ － ｒ１Ｒ２ １ － ｒ ２ １ （７） 该处１个壁厚材料的最大抗拉能力为 Ｆｍａｘ＝ Ｓｆｃｔ＋ Ｓμ０ｆｓｔ（８） 式中ｆｃｔ为混凝土的极限抗拉强度；ｆｓｔ为钢筋 极限抗拉强度；μ０为该点处的配筋率。 ７０１第３７卷 第４期 叶家明， 戴春阳， 李洪伟， 等 伞形水塔拆除爆破关键参数计算与数值模拟 万方数据 所以 ｆｂｔ＝ Ｆｍａｘ Ｓ ＝ ｆｃｔ ＋ μ ０ｆｓｔ （９） 在这种极限平衡状态下， 应力条件为 Ｍ（ｒ１－ ｅ） Ｉ － ｍｇ Ａ ＝ ｆｃｔ ＋ μ ０ｆｓｔ （１０） 同时， 受压区的最大压应力也应该满足 Ｍ － ｒ１ｃｏｓ β ２ J ＋ ｅ Ｉ － ｍｇ Ａ ≤ ｆ ｂｃ （１１） 式中，ｆｂｃ为混凝土的抗压强度。 通过应力条件对上面式（１） 到式（１１）的式中综 合运用计算， 可以计算出爆破切口圆心角α的值。 １． ２ 水塔爆破切口的高度设计计算 根据刚度要求计算切口高度， 钢筋混凝土爆破 时， 一般只使钢筋周围的混凝土脱离钢筋， 切口处的 钢筋还支撑着建筑上部结构的重量。如果爆破切口 的高度不够， 而钢筋支撑力足够大时， 依然可以使钢 筋混凝土高耸建筑物炸而不倒。因此， 要保证钢筋 混凝土高耸建筑物爆破后倒塌， 切口处裸露钢筋的 长细比应大于规范规定的长细比， 即［ １３］ λ ≥［λ］（１２） 式中λ为钢筋的长细比； ［λ］是钢结构设计规 范所规定的长细比， 一般取［λ］＝１５０。根据材料截 面的几何特性的计算公式， 钢筋的长细比为 λ ＝ μｈ／ ｉ（１３） 式中μ是轴心压杆计算长度系数， 刚性固定时 μ ＝０． ５；ｈ是爆破切口高度，ｍｍ； ｉ是钢筋截面回转 半径，ｉ ＝ ｄ／４， 而ｄ为钢筋直径，ｍｍ。 将式（１３） 带入式（１２） 中得 ｈ ≥ ｄ［λ］／（ ４μ ）（１４） 综上式（１）到式（１４） ， 可以计算得到水塔拆除 中的关键参数切口圆心角和切口高度的数值， 对拆 除方案设计中起到理论支撑。 ２ 水塔拆除的数值模拟 ２． １ 工程概况 拟拆除水塔的主体为钢筋混凝土结构， 地面以 上至水塔伞盖底端高度为２７ ｍ， 建筑高度３３ ｍ， 水 塔重量为１３２． ５ ｔ， 重心高度为１６． ５ ｍ， 水塔底部外 半径为１． ２６ ｍ， 内半径１． ０４ ｍ， 壁厚０． ２２ ｍ， 底部 配置单层间距为１０ ｃｍ的φ ２２Ⅱ级钢筋为主筋， 配 筋率为０． ２％。见图２、 图３。 ２． ２ 建模过程 根据现场的实际环境， 选择在水塔下端０． ５ ｍ 以上布置炮孔，形成爆破缺口。缺口上部自重为 １２９８． ５ ｋＮ， 混凝土的极限抗拉强度２ ＭＰａ， 混凝土 极限抗压强度为２０ ＭＰａ，钢筋极限抗拉强度为 ３６０ ＭＰａ。 根据上述式（１）到式（１４） ， 计算可得缺口 对应的圆心角为２３５， 切口高度为１． ６５ ｍ。切口下 部长度为５． １７ ｍ， 切口上部取切口截面周长的１／２， 为３． ９６ ｍ。 图２ 爆区环境图 Ｆｉｇ． ２ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｍａｐ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ａｒｅａ 图３ 爆区环境示意图（ 单位ｍ） Ｆｉｇ． ３ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｚｏｎｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（ｕｎｉｔｍ） 本次建模使用ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ-ＤＹＮＡ软件， 采用整 体式模型对钢筋混凝土结构进行分析， 水塔整体使 用ＳＯＬＩＤ１６４实体单元，* ＭＡＴ ＢＩＬＩＮＥＡＲ ＩＳＯ- ＴＲＯＰＩＣ材料模型。因为不必测量地面的震动速 度， 减少计算的时间和工作， 所以选用刚体作为地面 材料。水塔和地面的界面采取ＬＳ-ＤＹＮＡ里面存在 的主动单面触碰演算模型。通过设置模型中缺口材 质的失效时长， 缺口材料在１ ｓ时失效， 模拟水塔的 拆除爆破。 水塔倾倒的时间历程模拟如图４所示。 水塔的倒塌长度和水塔倒塌方向是否发生偏移 可以从水塔顶部的关键节点的位移得出。取水塔顶 部的关键节点， 其位移如图５ ～图７。 通过图５得出， 水塔顶部节点最大水平位移（Ｘ ８０１爆 破 ２０２０年１２月 万方数据 轴） 为３５ ｍ， 水塔实际高度为３３ ｍ， 水塔倒塌向前移 动了２ ｍ。通过图６得出， 水塔顶部节点竖直方向 （Ｙ轴） 最大位移为３３ ｍ， 与水塔实际高度一致， 倒 塌充分。通过图７得出， 水塔顶部节点侧方向（Ｚ 轴） 在倒塌触地前的最大位移为０． ０９ ｍ， 水塔按预 期方向倒塌， 未发生偏移。水塔整体倒塌效果符合 预期， 倒塌较好。 图４ 水塔倾倒时间历程 Ｆｉｇ． ４ Ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ｄｕｍｐｉｎｇ 图５ 水塔顶部节点倒塌方向（Ｘ轴） 位移 Ｆｉｇ． ５ Ｃｏｌｌａｐｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（Ｘ-ａｘｉｓ）ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｏｐ ｎｏｄｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ 图６ 水塔顶部节点倒塌方向（Ｙ轴） 位移 Ｆｉｇ． ６ Ｃｏｌｌａｐｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（Ｙ-ａｘｉｓ）ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｏｐ ｎｏｄｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ２． ３ 工程实际操作和模拟 水塔在实际施工过程中， 爆破缺口采用正梯形， 通过相关类似工程的经验公式得出爆破圆心角设计 为２２０，切口长度比为Ｌ／ Ｓ ＝ ０． ６１，周长Ｓ为 ７． ９３ ｍ， 得到梯形大边爆破切口长度Ｌ为４． ８３ ｍ， 梯形切口短边长度Ｌ２为３． ９６ ｍ， 梯形切口高度为 １． ２ ｍ。 图７ 水塔顶部节点倒塌方向（Ｚ轴） 位移 Ｆｉｇ． ７ Ｃｏｌｌａｐｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（Ｚ ａｘｉｓ）ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｏｐ ｎｏｄｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ 根据工程上述的设计进行施工， 爆破结果如图 ８所示。 如图８所示， 发现水塔爆破缺口中， 钢筋已经发 生大的变形， 失去了承载能力， 而支撑部分的混凝土 未发生较大形变。剩余支撑部分强度仍能满足要 求， 水塔未能倒塌。 ９０１第３７卷 第４期 叶家明， 戴春阳， 李洪伟， 等 伞形水塔拆除爆破关键参数计算与数值模拟 万方数据 图８ 起爆后水塔示意图 Ｆｉｇ． ８ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ａｆｔｅｒ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ 由于在爆破方案设计时， 爆破缺口的圆心角为 ２２０， 开口角度较小， 预留支撑部分过多， 爆破后， 水 塔的倾覆力矩小于水塔的支撑力矩， 未能发生倾倒。 根据其设计方案给定的参数， 对水塔也进行数 值模拟， 如图９所示。 如图９所示， 水塔在２ ｓ时发生了及其微小的 倾斜， 但是在８ ｓ时还是没有发生倾倒。与实际工 程中的情形相符合。 而后在其在进行二次爆破时， 在保证对称性的 前提下， 在定向窗的顶部外覆炸药， 爆破后， 水塔发 生倾倒， 效果达到预期。爆破后效果如图１０所示。 图９ 水塔倾倒时间历程 Ｆｉｇ． ９ Ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ｄｕｍｐｉｎｇ 图１０ 水塔倒塌后照片 Ｆｉｇ． １０ Ｐｈｏｔｏｓ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ３ 结论 通过使用ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ-ＤＹＮＡ软件对水塔倒塌过 程进行模拟， 运用应力条件和刚度条件计算得出的相 关参数模拟的水塔顺利按预期倒塌， 其倒塌效果比较 好， 与实际工程中二次爆破后水塔的倒塌效果相符。 而运用经验公式得出的相关参数进行模拟的水塔未 发生倒塌， 与其实际施工中的实际情况是相符的。 在水塔拆除过程中， 选用合适的计算方法得出 的相关参数对水塔的成功拆除是至关重要的， 运用 应力条件和刚度条件计算水塔缺口圆心角大小及缺 口高度等关键参数是可行有效的。利用ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ-ＤＹＮＡ软件对水塔拆除的模拟是行之有效的， 对 现场的实际施工具有指导意义。 （下转第１４４页） ０１１爆 破 ２０２０年１２月 万方数据 ［１４］ ＧＯＵ Ｑｉａｎ-ｑｉａｎ，ＺＨＡＯ Ｍｉｎｇ-ｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｇｕａｎｇ- ｘｉｏｎｇ，ｅｔ ａｌ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｉｎ Ｗｅｄｇｅ-Ｓｈａｐｅｄ ｃｕｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＥＥＭＤ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ［Ｊ］． Ｍｉｎｇ Ｒ ＆ Ｄ，２０１９，３９（１０） １１-１５．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１５］ 彭亚雄．水下钻孔爆破地震波与水击波协同作用下 桥墩动力响应特征研究［Ｄ］．武汉 中国地质大学（ 武 汉） ，２０１８． ［１５］ ＰＥＮＧ Ｙａ-ｘｉｏｎｇ． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｐｉｅｒｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｓｈｏｃｋ ｗａｖｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ［Ｄ］． ＷｕｈａｎＣｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ， ２０１８．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 英文编辑 袁必和 （上接第１１０页） 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ） ［１］ 牛玉学， 王 铁， 孟凡金， 等．伞状钢筋混凝土水塔爆 破拆除技术［Ｊ］．西部探矿工程，２０１９，３１（６） １７４-１７７． ［１］ ＮＩＵ Ｙｕ-ｘｕｅ，ＷＡＮＧ Ｔｉｅ，ＭＥＮＧ Ｆａｎ-ｊｉｎ，ｅｔ ａｌ． Ｂｌａｓｔｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｕｍｂｒｅｌｌａ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗａ- ｔｅｒ ｔｏｗｅｒ［Ｊ］． Ｗｅｓｔ-Ｃｈｉｎａ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１９， ３１（６） １７４-１７７．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［２］ 邓永兴， 付世玉， 马宏昊， 等．特殊情况下水塔定向爆 破及振动分析［Ｊ］．工程爆破，２０１８，２４（５） ５０-５８． ［２］ ＤＥＮＧ Ｙｏｎｇ-ｘｉｎｇ，ＦＵ Ｓｈｉ-ｙｕ，ＭＡ Ｈｏｎｇ-ｈａｏ，ｅｔ ａｌ． Ｄｉｒｅｃ- ｔｉｏｎａｌ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ｗｉｔｈ ｓｐｅｃｉａｌ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓ［Ｊ］． Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１８， ２４（５） ５０-５８．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［３］ 周凤仪．钢筋混凝土水塔爆破失败原因分析［Ｊ］．采矿 技术，２００５（３） １１４-１１５． ［３］ ＺＨＯＵ Ｆｅｎｇ-ｙｉ． Ｆａｉｌｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗａ- ｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ｂｌａｓｔｉｎｇ［Ｊ］． Ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５（３） １１４- １１５．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［４］ 谢先启， 刘昌邦， 贾永胜， 等． ３８ ｍ高倒锥形钢筋砼水 塔控爆拆除［Ｊ］．爆破，２００９，２６（２） ６１-６３． ［４］ ＸＩＥ Ｘｉａｎ-ｑｉ，ＬＩＵ Ｃｈａｎｇ-ｂａｎｇ，ＪＩＡ Ｙｏｎｇ-ｓｈｅｎｇ，ｅｔ ａｌ． Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｏｆ ３８ ｍ ｈｉｇｈ ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｏｎｅ ｓｈａｐｅ ＲＣ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２００９，２６（２） ６１-６３． （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［５］ 谢瑞峰， 傅菊根， 宗 琦．钢筋混凝土水塔爆破拆除 ［Ｊ］．工程爆破，２００９，１５（２） ７４-７５． ［５］ ＸＩＥ Ｒｕｉ-ｆｅｎｇ，ＦＵ Ｊｕ-ｇｅｎ，ＺＯＮＧ Ｑｉ． Ｂｌａｓｔｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ［Ｊ］． Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｌａｓ- ｔｉｎｇ，２００９，１５（２） ７４-７５．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［６］ 张松峰， 雷 振， 高文蛟， 等．伞形钢筋混凝土水塔爆 破拆除［Ｊ］．爆破，２０１８，３５（４） ９０-９３，１３５． ［６］ ＺＨＡＮＧ Ｓｏｎｇ-ｆｅｎｇ，ＬＥＩ Ｚｈｅｎ，ＧＡＯ Ｗｅｎ-ｊｉａｏ，ｅｔ ａｌ． Ｅｘ- ｐｌｏｓｉｖｅ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｏｆ ｕｍｂｒｅｌｌａ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１８，３５（４） ９０-９３，１３５．（ｉｎ Ｃｈｉ- ｎｅｓｅ） ［７］ 张 华， 陈龙伟， 郑德明， 等．复杂环境下钢筋砼水塔 精确控制定向爆破拆除［Ｊ］．爆破，２０１０，２７（２） ６８-７０． ［７］ ＺＨＡＮＧ Ｈｕ，ＣＨＥＮ Ｌｏｎｇ-ｗｅｉ，ＺＨＥＮＧ Ｄｅ-ｍｉｎｇ，ｅｔ ａｌ． Ｄｉ- ｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ ｕｎｄｅｒ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１０， ２７（２） ６８-７０．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［８］ 陆志民， 徐志斌．薄壁伞形钢筋砼结构水塔爆破拆除 ［Ｊ］．爆破，２０１０，２７（３） ６１-６３． ［８］ ＬＵ Ｚｈｉ-ｍｉｎ，ＸＵ Ｚｈｉ-ｂｉｎ． Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｎ ｗａｌｌｅｄ ｕｎｂｒｅｌｌａ ｓｈａｐｅ ＲＣ ｗａｔｅｒ ｔｏｗｅｒ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１０， ２７（３） ６１-６３．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［９］ 刘世波．百米以上钢筋混凝土烟囱拆除爆破研究［Ｄ］． 北京 铁道部科学研究院，２００４． ［９］ ＬＩＵ 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ｍｏｌｉｓｈｅｄｂｙｂｌａｓｔｉｎｇ［Ｊ］．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｌａｓｔｉｎｇ， ２００６（２） ５６-５８．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 英文编辑 柯 波 ４４１爆 破 ２０２０年１２月 万方数据