Analysis on control technology for collapsing vibration generated by building demolition blasting

The mechanism of ground vibration in building demolition blasting was investigated,taking into account the prevailing influential factors, including the building's heightof mass center, the quantity size, the structural feature, the component material quantity,the demolition method, the geological structure of the region, earthquake resistance rank,as well as the earthquake wave dissemination.The proposed method was applied efficientlyto reduce the blasting effects on the environment, which enriches the control theoriesof vibration caused by collapse in the blasting process and may provide a good referencefor the related engineering practices.

Measurement and characteristics of ground vibration caused by blasting demolition of urban overpass

To analyze the characteristics of ground vibration caused by blasting demolition of urban overpass, in this paper we introduced the measurement method and then studied the characteristics of recorded ground vi- brations. Through the analysis of peak acceleration, peak frequency and duration, results indicated that the ver- tical component of vibration is the most important in the region close to the collapse point; the collapse of bridge segments will lead to superposition of ground vibration, and isolation measures can reduce the peak ac- celeration but increase the duration of vibration; blasting and collapse vibration cause no damage to the re- served structure which indicates that blastin~ demolition is a safe and effective method.

西安城市展示中心长悬挑、大跨度钢结构设计

西安城市展示中心由南馆、北馆和连桥组成,其中南馆悬挑长度62m,连桥跨度150m。结合建筑方案特点,南馆与连桥采用整层钢桁架结构体系,结构布置与建筑形态高度契合。介绍了南馆、连桥、穹顶、屋面等位置的结构布置情况,明确了超限项和抗震性能目标,对于多杆件复杂交汇钢节点进行有限元分析。针对南馆、连桥屋楼盖振动舒适度不足,设计布置了调谐质量阻尼器(TMD),实测减振效果显著。对连桥提升过程进行施工模拟,结果表明该过程增加了连桥挠度,需要考虑提前起拱。对超长连体结构温度和地震行波效应进行分析,根据结果对连桥楼板配筋和局部框架柱进行了加强。大震弹塑性分析与防连续倒塌分析结果表明,结构满足“大震不倒”的性能目标,结构冗余度较高,具有良好的防连续倒塌能力。

崩塌危岩体减震消能复合加固结构抗震性能试验研究

地震区工程建设中崩塌危岩体的加固方式目前主要是锚固和支挡两类结构形式。加固结构与危岩体的连结都采用刚性连结,结构与危岩体之间几乎无变形能力,因此抗震性能较差。在地震作用下,特别是强震作用下极易破坏失效,造成崩塌灾害,在我国西南地震区工程中大量存在此类破坏现象。为解决目前加固结构存在的问题,设计了一种允许地震作用下危岩体能够有限度的变位、可以缓冲危岩体的地震冲击力、具有减震消能功能的崩塌危岩体复合加固结构,结构由锚杆(索)、减震锚头(一级消能)、连梁、支撑桩以及设于连梁与支撑桩之间的作为二级减震消能装置所组成。为验证复合加固结构的功效,除理论分析外,利用振动台进行与同等条件普通锚杆加固结构的物理模型对比试验。试验选用具有地区代表性的不同波形、幅值与频率的地震波作为输入波形。理论分析与试验结果表明:复合加固结构相较于无防护措施的同样崩塌体理论分析,其位移增长速度显著降低,累积位移幅度显著减小;相较于传统锚杆加固结构,所承受的拉力和压力显著减小;峰值加速度放大系数明显降低。证明复合加固结构利用自身的弹塑性变形以及阻尼力,有效抵御由于地震作用在危岩体上产生的动应力,有效转移了危岩体的冲击动能,减震消能作用明显,避免加固结构损坏,从而阻止崩塌灾害的发生,证明复合加固结构能够分层次地削弥小震、中震、大震时产生的地震能峰值。减震消能复合结构为地震区崩塌危岩体的加固提供了一种新的加固方案,对于提升地震区工程中崩塌危岩体的加固技术具有较大的现实意义。

倾倒型危岩体空间振动特征及损伤识别

目前,基于动力学指标反映危岩体损伤的研究多集中于分析危岩体单方向振动特征,当无法判断结构面演化方向或演化方向为多方向时,难以准确识别危岩体损伤。为探究危岩体损伤演化过程的空间3维振动特征,得到可反映危岩体空间3维损伤演化过程的高敏感性指标,本文将危岩体视为3维实体,通过数值模拟分析了倾倒型危岩体振型特征,并基于弹簧-质子摆振模型推导了危岩体水平向摆振和竖向摆振的振幅和固有频率的计算公式。结果表明:危岩体不同振型对其损伤的敏感性与结构面演化方向有关。单向动力学指标敏感性由该方向主振型决定,因此指标敏感性受结构面演化方向控制。监测方向与结构面法向或结构面演化方向一致时,指标敏感性最高;监测方向为结构面演化方向垂向时,动力学指标敏感性最差。将粒子轨迹应用于危岩体损伤识别,以3维向量表示危岩体振动过程中的空间位置,定义了粒子轨迹时域动力学指标算法。通过设计崩塌相似模型试验,人工切割加深后缘裂隙模拟危岩体结构面损伤演化过程,分析了危岩体演化过程中单向时频动力学指标和粒子轨迹时域动力学指标的变化规律;试验发现:与结构面损伤演化有强相关性的单向动力学指标(振幅标准差、峭度、主频)对危岩体损伤敏感性具有方向差异,各指标不同方向敏感性最高相差2.50~23.79倍;粒子轨迹动力学指标对危岩体结构面不同方向演化时的损伤均具有较高敏感性。

振动及加热壁面条件下的近壁空泡溃灭可视化研究

采用低压电火花生成空泡的方式系统研究了复杂壁面条件下的近壁空泡溃灭行为。通过不同类型振动壁面及不同温度壁面附近的空泡溃灭行为的可视化试验,发现壁面振动对空泡溃灭有促进作用,空泡溃缩过程更快,体积变化更显著。不同类型壁面对空泡溃灭过程的影响不同,柱形壁面相较于球形壁面,近壁的空泡形态较不规则,溃灭呈现整体塌陷的趋势,在反弹阶段会形成不规则的空泡云。壁面升温会使得近壁空泡产生明显趋向于壁面的溃灭行为,并伴随多次空化的现象,这会对壁面造成严重损伤。

海岛大跨越输电塔线体系风振响应及动力失稳分析

跨海输电塔线体系具有铁塔高、跨度大、风速大、恢复困难等特点,是岛屿电网的关键薄弱位置,尤其受台风等灾害天气影响严重,为进一步认识跨海输电塔线体系的风振响应特点和强风作用下的铁塔风致失稳特征,以温州洞头某线路典型跨海段(耐—直—直—耐)线路为研究对象,采用ABAQUS软件建立该跨海段两塔三线有限元分析模型。首先分析导线、裸塔及塔线体系的动力特性参数,然后开展不同风向角下的风振响应分析及位移风振系数计算,最后,采用增量动力分析方法(incrementaldynamicanalysis,IDA)模拟强风作用下考虑塔线耦合效应的铁塔非线性倒塌过程。研究表明:大跨越导线、地线对输电塔在不同风向角下的风振响应影响存在差异,0°风向角下,大跨越导线、地线增大体系的阻尼,降低风振响应;90°风向角下,大跨越导线、地线在横向风作用下产生较大面外位移,增大塔线体系的风振响应;强风作用下,输电塔斜材相较于主材更容易发生动力失稳,引起结构内力重分布,使得塔身中上部受力集中,最终导致输电塔发生渐进式倒塌。

狭长低矮城市建筑定向拆除爆破

采用经验公式计算分析了狭长低矮城市建筑拆除爆破所需的爆破参数,设计了狭长低矮城市建筑定向拆除爆破方案,确定了狭长低矮城市建筑定向拆除爆破切口尺寸,分析了狭长低矮城市建筑定向拆除爆破产生的爆破振动及倒塌时产生的振动,最后成功对某狭长低矮待爆建筑进行了定向控制拆除爆破,爆破效果较好。研究结果表明,增加爆高可有效提升待爆建筑定向拆除爆破成功率和建筑物解体破坏程度,并且可大幅度提高清渣效率;飞石问题可通过飞石防护分级设置来改善防护效果;爆炸冲击波可采取局部保留、排架防护、临时拆除窗扇防护措施避免爆炸空气冲击波有害效应;振动影响采用“软体+硬体”防护方式保障地下管道线路安全。研究成果对同类城市建筑定向爆破施工具有一定的参考意义。

柔性腹杆输电塔风振特性及抗倒塌分析

输电塔对风十分敏感,在大风及台风作用下易发生局部破坏甚至倒塌,提升和改善输电塔抗风能力及加固改造技术一直是输电塔重要研究内容之一。对110kV输电线路典型猫头塔塔身斜材进行柔性腹杆改造,采用ANSYS软件建立该塔柔性腹杆改造前后的有限元模型。对改造前后分别进行了模态分析、静力分析,确定结构的动力特性和静力加载下塔身抗侧刚度。对改造前后的输电塔进行风振响应分析,对比其风振响应特点。最后采用弧长法对改造前后的输电塔进行倒塌分析,对比得到弹塑性极限承载能力。分析结果表明:柔性腹杆输电塔较改造前的铁塔塔身抗侧刚度有较大提升,该改造方式可有效控制风荷载作用下铁塔塔头的位移(降幅达17%);同时柔性腹杆的改造提高了在大风荷载下的输电塔极限承载能力(增幅达10%)。

钢筋混凝土水塔垂直原地爆破拆除试验研究

为解决受限空间下高耸钢筋混凝土水塔爆破拆除难题,研发了高耸构筑物垂直原地爆破拆除技术。采用高速摄影观测、振动监测手段和数值仿真方法,对水塔垂直原地坍塌冲击破坏机理、垮塌运动过程和触地振动效应进行了全面分析。研究发现:高耸水塔垂直原地爆破拆除的坍塌过程近似自由落体运动,回归分析得到水塔向下塌落的加速度约为9.4 m/s^(2),略小于重力加速度;采用“分离式”有限元模型,可以近似还原水塔的塌落运动过程,并精确捕捉每段筒体的冲击碰撞时刻;159号混凝土材料模型,可以很好地模拟水塔筒体塌落冲击破坏过程;水塔筒体冲击破坏过程复杂,总体呈现多次冲击累积损伤破坏过程;振动主振频带主要集中在5~60 Hz,振动信号的高频部分衰减迅速,能量主要集中在低频部分,并且振动信号的总能量随着距离的增加而显著减小。试验表明:通过筒体分段依次垂直原地塌落触地,并同步开展顶部水箱水压爆破,不仅可以控制高耸水塔的塌落堆积范围,而且可以减小触地振动效应并控制爆破粉尘危害。

以爆破、塌陷为例的非天然地震特征与识别分析

对爆破和塌陷识别研究领域的进展进行了综述。针对爆破识别,声学信号分析、光学图像处理、振动信号分析、电磁信号分析等技术,已经被广泛应用于地震监测、军事领域、视频监控系统、卫星图像处理、结构健康监测、雷达和卫星通信等领域;针对塌陷识别,地面形变监测、遥感技术、地质勘探技术、地震监测等技术已经被广泛应用于城市地质灾害预测、煤矿安全生产等领域。未来的研究方向将包括多模态数据融合、深度学习和人工智能等技术的应用以及实时监测和预测模型的研究及开发。

楼房爆破拆除塌落冲击作用下邻近地铁隧道动力响应及安全评估研究

高大建(构)筑物爆破拆除产生的冲击振动可能会影响邻近地铁隧道的安全服役。论文依托距离地铁隧道仅6.5 m的24层框架结构楼房爆破拆除工程,首先开展了楼房对应区域地铁隧道的振动与动应变现场测试与分析,其次应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了适于描述楼房爆破拆除塌落体触地冲击的地铁隧道结构动力响应三维有限元计算模型,模拟了塌落冲击作用下隧道结构的振动响应特征与动应力变化情况,并与现场实测结果对比分析。研究结果表明:承重立柱钻孔爆破引起的地铁隧道内质点振动速度峰值(8.61 mm/s)大于楼房切口闭合触地冲击引起的质点振动速度峰值(4.95 mm/s),爆破振动主频为100 Hz左右,塌落冲击振动主频为2 Hz左右,塌落冲击荷载作用下的地铁隧道振动速度与Ⅲ级地震烈度引起的结构振动相当(3.82~8.19 mm/s);楼房切口闭合时的低频塌落冲击振动会使地铁隧道管片产生较为明显的附加动应力,管片环向产生4 MPa左右的动态压应力,轴向和切向产生0.4 MPa左右的动态拉应力;受动态拉压循环冲击作用,管片结构若存在内部损伤或施工缺陷,可能会出现既有裂缝扩大或层裂剥落现象;现行《爆破安全规程》(GB6722—2014)确定的f<10 Hz时的10~12 cm/s安全允许质点振动速度值偏于危险,应结合频率特性与动态应变特征进行调整。论文可为塌落冲击作用下地铁隧道的安全评价与安全防护提供参考。

立体交叉石拱桥爆破拆除振动危害控制

纳雍维马石拱桥与简支梁新桥水平方向呈41°斜交,全长为68 m,从新桥第5跨下28.5 m穿过,距新桥4#立柱仅0.8 m。为确保紧邻既有桥梁顺利的爆破拆除,采用原地缓冲塌落控制爆破技术来确保紧邻既有桥梁安全。根据石拱桥自身结构特点,爆破拆除石拱桥对周围环境的破坏,尤其是对4#立柱和墩基础的危害,我们进行了爆破和塌落振动分析,工程中采取了喇叭型爆破切口、上移东西拱脚爆破切口至第二腹拱、增加靠近4#立柱破碎切口、采用起爆网路时差“由西向东、由南向北”顺序,调整靠近4#立柱炮孔抵抗线、各个爆破切口采用不同的炸药单耗等方法,来实现石拱桥爆破拆除有向南倾倒的趋势的同时,满足塌落体最小化以及减小爆破对周围环境的影响,并利用渣石和软土堆码缓冲减振堤、搭设防护排架等安全防护措施,确保了石拱桥爆破拆除的可靠性和安全性。利用塌落振动公式计算新桥4#立柱对应桥面振动速度为3.9~5.2 cm/s,与测振仪测得该点最大振动速度3.879 cm/s相近,验证了爆破拆除石拱桥设计思路及相关参数的选取是科学、合理的。爆破拆除取得理想的效果。

基于数值模拟的浆砌块石大桥爆破拆除优化研究

待拆除桥梁为浆砌块石大桥,为达到“破碎但不飞散”目的,在桥梁桥墩以及拱圈两侧拱脚处钻凿炮孔,配合北侧若干孔弱装药、分区延期爆破等措施对桥梁进行爆破拆除,经振动校核发现塌落振动接近安全允许最大值,会对周边建(构)筑物造成一定的损伤、影响,因此,对方案进一步优化,通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件对优化后爆破方案进行模拟,分析桥梁塌落过程并提取塌落振动数据,随后按照优化后方案对桥梁进行爆破拆除并对监测所得振动信号进行分析。研究结果表明,拱顶处增设炮孔可以有效减弱塌落振动,最大可减弱70%以上;数值模拟所得振动数据与实测数据较为接近且略大于实测数据;桥梁爆破拆除过程中塌落振动产生的振动幅值及能量相对于爆破振动更大。因此,桥梁爆破拆除施工中需特别注意塌落振动对周边建(构)筑物产生的影响。

带混凝土壳的复杂拱形钢框架结构分析设计

京沈客专在北京朝阳站段(里程DK16+700~DK16+800)封闭式声屏障采用带混凝土壳板的复杂拱形钢框架结构,通过合理的地上结构方案和桩基基础方案,在避让既有电缆管沟的条件下实现大跨度封闭式声屏障的功能要求。设计时对混凝土壳的模拟方式进行了详细研究,确定完全壳板刚度和折减壳板刚度包络设计的原则。对整体结构开展了稳定性分析和抗连续倒塌分析,确保结构具备足够的安全冗余度。针对声屏障的使用环境,分别从振动速度响应和构件疲劳应力方面评估了列车振动对声屏障结构的影响。针对超长混凝土壳板进行了温度工况专项分析,通过应用抗拔不抗剪栓钉有效控制了温度工况下的混凝土开裂问题。通过多项专项分析和设计措施,确保了声屏障结构设计的安全性和合理性。

湿陷性地区临近强夯荷载对高填方边坡压实质量的影响

为了研究临近强夯荷载作用对新建黄土高边坡压实质量的影响,结合甘肃陇东新建庆阳机场黄土边坡工程,对强夯引起高填方边坡的振动响应及其坡体密实度变化进行了现场测试试验。试验结果表明:临近强夯动荷载引起新建边坡的振动响应明显,且临近边坡坡面一定区域内具有“振动放大效应”;振动荷载引起新建黄土边坡干密度发生变化,临近坡面一定范围内填筑压实度明显降低。为保证边坡质量,强夯过程中应适当降低夯击能、临近坡面范围采用专用设备压实。

塌落冲击作用下隧道结构的动力响应研究

利用冲击动力学理论对城市高架桥塌落冲击作用对地下结构的动力响应问题进行了系统研究,在量纲分析的基础上,结合南京城西干道水西门和汉中门高架桥爆破振动工程实例,拟合出了高架桥爆破振动速度的预测公式,并拟合出了振动速度曲线,通过对比可知,水西门爆破地面振动速度比汉中门速度衰减的慢,得出表面软土覆盖层越厚地面振动衰减速度越慢.利用爆炸荷载作用下隧道管片结构的简化计算方法研究了缓冲垫层对触地振动的影响,表明减震层的设置有效降低了爆破振动,充分保护了地铁隧道的安全.

2栋混合结构楼房纵向延时定向倾倒爆破拆除

介绍了2栋砖混结构楼房采用纵向延时定向倾倒爆破拆除。通过采用纵向逐段延时与定向倾倒相结合的爆破设计方案,达到了楼房在爆破倾倒过程中结构充分解体、减小爆破单响药量、降低结构触地振动的目的,同时对采用纵向延时方式与传统的整体定向倾倒方式的爆破振动和塌落振动进行了分析。爆破效果与设计方案吻合,达到预期爆破效果。

高层建筑物爆破拆除塌落震动的数学模型

结合工程实践 ,对高层建筑物的解体形式、撞击地面的能量和震动在介质中的传播规律等进行分析 ,把建筑物的结构特征和爆破参数联系起来 ,建立了特定条件下高层建筑物塌落震动质点振动速度的数学模型 ,该模型揭示的基本规律与工程实际吻合较好。

沌阳高架桥爆破拆除塌落引起的地面振动特征

利用实测结果分析了桥梁爆破拆除塌落引起的地面振动加速度特征,结论如下:桥梁塌落地面振动加速度峰值随距离增大而降低,竖向分量加速度峰值显著大于水平分量,随距离增大差别变小;测线1的地面振动加速度峰值频率随距离增加呈指数降低趋势,受叠加效应影响,测线2和测线3的地面振动加速度峰值频率随距离的变化规律不明显;测线1的切向振动分量的峰值频率最高,测线2次之,测线3最低;地面振动加速度持时随距离增加而变长,水平分量持时大于竖向分量;减振措施在降低爆破塌落振动峰值的同时也会降低地面振动峰值频率、延长其持时;多个桥联连续塌落产生的叠加效应使得地面振动加速度峰值增加、峰值频率降低,不利于建筑结构安全。