承载立柱爆破破坏特征及应变演化规律研究

为分析不同单位面积炸药量及不同截面应力下的钢筋混凝土立柱爆破后破坏特征及应变演化规律,以弹性力学理论为基础,利用自主研制的单轴惯性动载力学模型试验系统对12个钢筋混凝土立柱进行爆破试验。当钢筋混凝土立柱上部截面应力为0 MPa时对应单位面积炸药量为0.11 kg/m^(2)、0.23 kg/m^(2)、0.27 kg/m^(2);上部截面应力为2 MPa时对应单位面积炸药量为0.13 kg/m^(2)、0.18 kg/m^(2)、0.23 kg/m^(2);上部截面应力为3 MPa时对应单位面积炸药量为0.18 kg/m^(2)、0.23 kg/m^(2)、0.32 kg/m^(2);上部截面应力为4 MPa时对应单位面积炸药量为0.13 kg/m^(2)、0.18 kg/m^(2)、0.23 kg/m^(2),并且运用数值仿真模拟软件对不同截面应力影响爆破效果进行模拟分析。定义纵向中轴线破碎距离来描述立柱爆破后的破碎范围,通过理论推导、现场试验及数值模拟软件分析不同影响因素下的中轴线破碎距离及应变演化规律得出:随着截面应力的增加,越接近中轴线的耦合切向应力越大,与加载方向垂直的耦合切向拉应力相对减小;当单位面积炸药量约小于0.15 kg/m^(2)时,随立柱截面应力增大,立柱中轴线破碎距离不断减小;当单位面积炸药量约大于0.15 kg/m^(2)时,随着截面应力的递增,中轴线破碎距离不断增大,立柱的切向拉应变峰值呈上升趋势,径向压应变峰值绝对值逐渐减小;当截面应力一定时,随着单位面积炸药量的增加,立柱纵向中轴线破碎距离增大,但是增长幅度却随着单位面积炸药量的增加而减小,同时立柱的切向拉应变峰值增大,径向压应变峰值绝对值也呈上升趋势;随着截面应力的增大,立柱损伤云图中轴线上损伤距离不断增大,且裂纹倾向于加载轴向扩展,进一步验证试验结论的正确性。

不同因素影响下混凝土立柱爆破效果的模型试验研究

钢筋混凝土建(构)筑物爆破拆除过程中,混凝土立柱最终的破碎效果不仅与炸药单耗、孔网参数等有关,还与立柱的受力状态有关。为研究截面应力和单位面积炸药量对不同强度混凝土立柱破碎效果的影响,利用自主研制的力学试验系统进行了15组爆破试验,从碎块筛分和分形维数两方面分析爆破效果。结果表明:对于相同强度的试件,截面应力一定时,随着单位面积炸药量的增加,分形维数整体上不断递增;但单位面积炸药量超过0.18 kg/m^(2)后,增势有所放缓,截面应力为2 MPa和4 MPa的立柱趋势变化最为明显。单位面积炸药量一定时,随着截面应力的增加,碎块分形维数不断增大,当单位面积炸药量小于0.15 kg/m^(2)时,0~2 MPa之间的截面应力增加会对分形维数有一定的抑制作用;当单位面积炸药量大于0.15 kg/m^(2)时,截面应力的增加对分形维数起到促进作用。可为拆除爆破中的参数设计及优化提供理论依据,达到了控制爆破危害、改善爆破效果的目的。