连体水泥罐定轴转动的定向爆破.pdf

第 “ 卷第 期 ““ 年 月 爆破 “.9F ’D G-9,,- H 4,-A’’IF，JK6，*BL9I “““0，A9B） /3/4A, -,M, DB-’;F ’D *BL9I -A,M9-B NB ABE, D9E, 9OBI, P’QFR-,M, N’ 4A, ;8-8;, 9 E,;F N,R -9B BQ 9 9 E,;F Q9DD9-8 ’ Q,M’9A PF Q9;,-9’B PB9I A9 NBN,;，B SBF ’ Q,M’9A A, 9OBI, P’QF N’ PF Q9R ;,-9’B PB9I S9A D9T,Q BT9 M,-AB9M 9 9;’Q8-,Q 4A, SBF 9 BNN9,Q 9 A9 ,I9,,;9I N;B-9-, S9A B9DB-’;F ;,8 P,9I B-A9,E,Q，BQ 9 AB B Q9;,-9’ 9I9D9-B-, ’ A, N;’L,- 9O, A9 A*6 9,59OBI, P’QF N’D9T,Q BT9 M,-AB9M；Q9;,-9’B PB9I 收稿日期 ““ . “0 . “ 作者简介 贺五一 （U0“ . ） ， 男； 桂林 桂林空军学院讲师， 解放军理 工大学硕士研究生 当前在我国工矿企业的改扩建中， 常能遇到一 些连体罐体结构物的拆除项目， 如水泥厂的贮料罐、 面粉厂的贮存罐、 化工厂的造粒塔等皆属于此类结 构物。这种结构较坚固、 稳定性好， 人工不易破碎， 虽可采用爆破拆除， 但有时因周边环境复杂， 将对爆 破法拆除提出很高的要求。 工程概况 南化水泥厂需拆除的贮料罐为 3 个钢筋混凝土 圆形连体罐结构， 每个罐体直径皆为 / M， 其中 个高 3 M， 个高 M， 罐体壁厚 “3 M， 每个罐体 内有 根立柱， 断面尺寸为 “23 M V “23 M （柱高 M， 柱顶为罐体底部圈梁和底板） 。如图 所示。 图 结构示意图 （单位 M） 厂区内爆体东侧场地较为空旷， 南北两侧无合 适的倒塌场地， 西侧 3 M 处为向上的陡坡， 坡上场 地较空旷， 如图 所示。 爆破方案的设计 爆破方案的选择 因爆体整体性较好， 结构坚固， 且东西两侧均有 万方数据 图 环境示意图 （单位 “） 足够的倒塌距离， 故选择定向倒塌的控爆形式。在 爆破施工前， 厂里已采用过人工、 机械的方式对其进 行拆除， 由于难度较大、 安全顾虑多， 未能实现目标， 但已将罐体东侧 “ 以下的罐壁破除， 并将钢筋切 割。结合目前的结构特点及西侧有陡坡的情况， 最 终的控爆方案选择为采用炸高差的形式使连体罐整 体向东定向倒塌 ［］ 。 炸高及预处理 炸高或缺口由东向西逐渐降低， 东侧罐壁已被 拆除 “ 高度， 为确保顺利倒塌， 排立柱炸高也选 择为 “， 而“排立柱做为定轴转动的轴而不予爆 破。这样， 当罐体底部圈梁的东侧前沿触地时整个 罐体的重心已移动至罐体东侧轴线以外， 罐体不致 因被支撑， 而阻碍顺利倒塌 ［］ 。为了实现定轴转动 的目的， 在爆破前还需对每个筒形罐体进行预处理， 即将每个罐体连接处及其附近预先破除， 同时将罐 壁保留区的钢筋切断， 破除后的结构形式如图 所 示。 图 预处理后保留部分示意图 爆破参数 爆破只处理排立柱， 立柱截面尺寸为 ’ “ *’ “， 高 “， 采用单排孔形式， 孔深 “ ’ “， 孔距 ’ “， 孔径 , - ““， 最小 抵抗线 ’ “。 药量确定 单孔药量 ［］ ’’ 式中，’ 为单耗药量， ’ 取 ’ ./0“ ； ’ 为配筋密 度系数， ’取； 为孔距； 为立柱厚度； 为最 小抵抗线， 考虑到装药和切割分药的方便， 取 1 /。 定轴转动机理分析 定轴转动概念 通过对目标倒塌方向的墙、 柱等构件的爆破， 使 结构物整体失稳， 在物体自身重心的作用下， 以保留 部分为转轴， 产生转动惯量， 在转动倒塌过程中， 转 轴铰链点的具体位置会发生变化， 但做为转轴的具 体结构物构件 （“排立柱）是固定不变的。 定轴转动的条件 实现定轴转动的基本力学条件是 ［］ *2/（） 3“2（） 式中，*2为保留截面极限抗压承载能力； /为罐体 总重量； 3为由罐体自重、 风荷载等引起的弯矩； 2为保留截面极限抗弯能力； “为失稳保证系数， “ , 。 条件 （） ， 保证爆破倒塌过程中保留截面不会被 整个罐体压垮， 从而避免爆破倒塌过程中罐体产生 下坐运动， 确保罐体在倾覆力矩作用下产生转动倾 倒。 条件 （） ， 保证各种对设计倾倒有利的弯矩之和 远大于结构物保留部分极限抗弯能力。 定轴转动倒塌过程的分析方法 在满足条件 （） 、（） 的情况下， 爆破后， 缺体“ 排立柱为转轴， 也是压应力区， 罐壁保留部分为拉应 力区。“排立柱在倒塌过程中， 局部被压碎， 使得转 动铰点在变化。而罐壁保留部分在倒塌过程中受 拉， 由于此处钢筋被切断， 而混凝土又不抗拉， 导致 罐壁保留部分被拉断。 罐体定轴转动的定量分析方法 *2 （- . -）4. /-/5 3 /01 . 6 式中， 6为风荷载作用下的附加弯矩， 可按公 式计算 6 ’5’7’。 拆除爆破一般选择在无风 或风力较小的情况下实施， 基本风压 ’ ’’ 2 ’ 80“， 可按实际风压取值。 参数含义-为第“排立柱的截面积； -为罐 体保留部分截面积； 4为混凝土极限抗压强度； （下转第 1 页） ,爆破’’ 年 月 万方数据 结语 爆破切口长度决定着烟囱失稳倾覆力矩和保留 支撑的能力。该烟囱爆口长取外周长的 “， 符合 一般工程经验。该烟囱爆后 内未见偏倾， 至 ’ 仅倾斜 ’， 且未见明显下坐， 说明其爆口长度取值 基本合理。但是爆口长度也决定着烟囱失稳倾斜加 速度及产生的剪力。在同样条件下， 爆破切口越长， 烟囱倾覆力矩、 失稳倾斜及产生的剪力也越大， 发生 断裂可能越早。该烟囱爆后 ’ 才倾斜 ’， 其运 动加速度及产生的剪力显然不大， 但仍已超过了该 烟囱的抗剪强度致使断裂发生。因此可以认为， 在 该烟囱强度条件下， 为延迟初期断裂的发生， 爆破切 口长度取值应可再适量减小。烟囱爆破切口长度的 取值在计算倾覆力矩和保留部支撑能力的同时， 还 必须密切结合烟囱实际强度状况进行修正， 在同样 条件下， 强度低的爆破切口长度应相应减小。 参考文献 ［］ 杨人光， 史家育 建筑物爆破拆除 ［］ 北京 中国建筑 工业出版社， *’ ［“］ 冯淑瑜， 李毅， 杨杰昌等。城市控制爆破 ［］ 北京 中国铁道出版社， *, ［-］ 陈华腾， 陈雁烟囱控制爆破拆除 ［.］ 爆破， ** （增 刊） *“ / * ［0］ 梁开水， 王斌， 王玉杰等’ 1 砖烟囱倒塌过程与断 裂分析 ［.］ 爆破， “22 （专辑） 0, / ’2 ［’］ 王玉杰， 曹跃， 梁开水等苛刻条件下 ’2 1 高砖混烟 囱的控制爆破 ［.］ 爆破， “222， , （-） / 0 （上接第 页） 3为配筋的极限抗压强度； “为每根钢筋的平均截 面积； 为第排立柱及罐体保留部分内配筋的总 和 （由于预处理时已将罐体保留部分钢筋切割， 所以 此处 即为排立柱内主筋数量） ； 为偏心距； 4为风载体体形系数， 对于圆形结构， ’ 2； * 为高度系数， 可参考有关规范。 对于本次爆破方案而言， 首先要计算 “， 然后 根据设计保留区的面积计算 ,-， 判断 “ 、 , - 是否 符合条件 （） ， 从而进一步确定保留区的范围。 由于本次方案中采用了切割钢筋的方法， 而且 爆破选择在无风或风力较小的情况下实施， 则 .- 很小， 与 ./相比， .-可忽略不计。 可见， 此方案明 显满足条件 （“） 。 综上所述， 此方案可满足定轴转动的基本力学 条件。实爆后， 经观测， 此次爆破效果达到了定轴转 动的效果， 与预先力学分析的结果相吻合。 0几点体会 ） 通过预处理人为地确定转轴， 将爆体简化为 截然分开、 互不联系的受拉区和受压区， 便于力学计 算， 从而提高了实际工程中的定量分析程度， 更有利 于确保安全。 “） 定轴转动爆破模式， 可用于复杂环境下的控 爆， 特别是对于爆破后坐顾虑很大的情况下， 将定向 倒塌转轴人为地设定在距后方保护目标尽量远处， 有利于确保安全。 -） 定轴转动爆破模式的爆破作业量小， 火工品 使用数量少， 有利于控制成本。 参考文献 ［］ 谭灵， 张伟新， 谭雪刚控制爆破拆除联体钢筋混凝 土筒仓 ［.］ 爆破， “22“， * （0） ’’ / ’, ［“］ 张世平， 徐红蕊复杂环境下 22 5 级钢筋混凝土水塔 控制爆破拆除 ［.］ 爆破， “22， （-） ’“ / ’0 ［-］ 冯叔瑜 城市控制爆破 ［］ 北京 中国铁道出版社， *, ［0］ 龙源， 季永适2 1 高钢筋混凝土烟囱的爆破拆除 ［.］ 爆破， **， ’ （增刊） 2“ / 2, ,第 “2 卷第 0 期申玉三等’2 1 高烟囱定向拆除爆破 万方数据