钢筋混凝土筒形结构定向倾倒拆除过程研究

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发布时间：2022-06-22

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[提要] 根据力学原理,计算了钢筋混凝土筒形结构定向倾倒拆除的切口高度和切口角度,分析了筒形结构
的定向倾倒过程。还给出了一个高径比为2.26、拆除难度极大的水塔定向爆破拆除的工程实例。
[关键词] 筒形结构定向倾倒切口高度切口角
Based on mechanics principles, this paper calculates the cutting height and cutting angle of tubular building di
demolition. The toppling process of tubular building demolition is analyzed. A successful demolition of an tubular wa-
ter tower is introduced.
Key words: tubular building: directional toppling: cutting height；cutting angle
一、引言
应按下式计算
采用定向爆破的方法拆除上世纪50～60年代建
A = 2h/ √J/A = 8h/d
（2）
造的钢筋混凝土烟囱、水塔这类筒形结构，保证其按预
对于普通的钢材，欧拉公式的适用条件为 A≥100，即
定方向倾倒，避免设计不当造成灾难性后果，近年来显
A≥12.5d。若取 A=100,即 h =12.5d.为式(1)的最
得格外重要。
小破坏高度Hm.
简形结构定向倾倒必须满足两个条件：1)爆破切
若 P SP/n,承重钢筋必然失稳。
口露出来的钢筋在简体作用下失稳:2)具有能使筒体
若PB>P/n,则可令P/n=Pm,代入式(1)后即
倾倒的力矩。要满足这两个条件,就必须正确设计爆
可反求得压杆长度
破切口高度和切口角度。
h =（r/2）VEJn/P
（3）
二、切口高度的确定
此时按式(3)所计算的人即可作为最小破坏高度,即
对于定向倾倒钢筋混凝土筒形结构来说,切口高
H. =（x/2）VEJn7P
度决定着结构能否倒塌和塌落的速度,根据压杆失稳
（4）
原理[1],同时考虑结构厚度和底部直径来确定切口高
由式（4）得到的最小破坏高度是其临界值，当爆破切口
度才是比较科学的。
上布置有箍筋，爆破后箍筋仍起约束作用时，它将影响
设简形结构重量为P,有α根纵向钢筋沿筒壁均
纵向钢筋的失稳，因此设计爆破切口高度应大于最小
匀分布,钢筋直径为d,横截面积为A,屈服强度为∫,
破坏高度。
弹性模量为E。首先进行压缩强度校核,若实际作用
三、切口角度的确定
在各纵向钢筋上的压力荷载 P/n≥J,A，则钢筋必然
爆破切口高度是简体倾倒的一个基本条件,要使
发生压屈破坏，立柱随之塌落。反之，应进行压杆稳定
简体倾倒还必须有能使简体倾倒的力矩。
计算，确定筒形结构破坏的最小切口高度。
如图 1所示，Ay B为爆破切口，切口角度为2a，
对爆破切口处的钢筋采用不同的压杆模型，所得
为了保证简体向 yz方向倾倒（）为爆破切口所对应
结果是不同的[2.3]。实际情况是爆破后切口处的钢筋
圆弧的中心点，可按文献[5],[6]确定),要求2a>元，
两端是固定的，但钢筋已发生残余变形，失稳的临界荷
因此，在简体的爆破切口高度内，未爆的预留部分（图
载减小,所以又不能把钢筋作为两端固定的压杆处理，
1中Ay B部分)受到切口之上简体的偏心压力作用而
而将其作为上端自由、下端固定的压杆比较合乎实际。
成为大偏心受压构件，预留简壁的破坏类似于适量配
当P/n<J,A时,由欧拉公式计算临界荷载P[4],则
筋的受弯构件[7],预留简壁横截面部分受拉、部分受
Pu = REJ/(2h)2= RZEJ/4A2
（1）
压，极限应变大致为0.000 1～0.000 15[8]。烟囱、水
式中：为压杆长度（即暴露出的钢筋高度）；为钢筋
塔等筒形结构正常工作时受轴向压缩，只是在风荷载、
截面对形心轴的惯性矩。
地震作用下,周壁各部分应力出现差异。在上部简体
切口处钢筋按上述压杆模型考虑，其柔度系数 A
的偏心压力(若是大偏心,则一般爆破切口[9]长度超过