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承载构件的开裂—在爆破高度上形成缺口

川渝拆除17713551981

承载构件的开裂—在爆破高度上形成缺口

1钢筋混凝土的开裂机理

钢筋混凝土结构的建筑物大体上区分为梁、柱、楼板、墙以及基础等不同部分,这些不同部分统称为构件。梁支承在柱上,主要承受弯矩和剪力。柱主要承受压力。楼板的作用是承受恒载和活载。基础的作用是把柱所承受的荷载均匀地传到地面上。梁、柱是建筑物的主要承载构件。钢筋混凝土的破坏机理是非常复杂的。如果把混凝土视为均匀介质,则类似于均质岩石的爆破杋理。当梁、柱上的炮孔爆炸时,炸药的能量以两种形式释放岀来,·种是爆炸冲击波,一种是爆炸气体。在这两种能量的综合作用下,混凝土破裂,与介质中的钢筋分离,从而失去承压能力。作用在混凝士介质中的炸药,爆炸速度为每秒数千米到一万米之间,所形成的温度约3000~5000℃,压力高达数十万大气压(数万MPa),远远超过混凝土的动态抗压强度。因此,在药包的周围(药包半径的1~3倍)形成粉碎区,混凝土脱离钢筋。在爆炸冲击波的作用下,钢筋因受超压荷载而被加速加速过程将导致位移,钢筋变形。当其变形超过钢筋的极限时钢筋被拉断。不难看出,钢筋的破坏主要是由混凝土和钢筋之间的作用力失衡引起的,其次才是由爆炸荷载直接冲击引起的。随着传播距离的增加,爆炸冲击波衰减为应力波,混凝土介质在应力波的作用下,产生径向裂隙和环向裂隙,被分割为一定尺寸的块体,钢筋被拉弯。应该指岀的是:在拆除爆破中,由于被爆介质抵抗线小,使用的炸药量少,在被爆介质的边界不太可能产生拉伸“片落”。根据日野熊雄( Kunao nino)的爆破漏斗试验证明,单位炸药消耗量达到5kg/m3时,才会由反射的应力波引起介质的“片落”破碎。J.弗尔特( Field)的研究也证明了这一点。而爆炸气体的作用有三:一是扩大裂隙,起到“气楔”作用;二是促使混凝土碎块脱离钢筋;三是抛掷碎块。

2影响钢筋与混凝土分离的因素

烟囱爆破

由于钢筋和混凝土之间具有良好的黏结力,才能充分发挥各自的性能,使之具有良好的承载力拆除爆破的目的就是要破坏这种黏结力,使钢筋与混凝土分离,失掉承载力。影响钢筋与混凝土分离的因素如下。

1)钢筋和混凝土的材料性质钢筋和混凝土的材料性质,特别是混凝土的强度是主要的影响因素。低强度混凝土与高强度混凝土相比,更易产生钢筋和混凝土的滑移,即低强度混凝土的抗滑性能不如高强度混凝土。例如:弹性模量为2.5×104MPa的低强度混凝土比弹性模量为3.25×10MPa的高强度混凝土的抗滑性能低20%,有利于爆破分离

2)钢筋在混凝土中的配置数量和位置

3)钢筋直径在同样钢筋面积时,较小直径的钢筋有较好的抗滑性能,这是由于同样钢筋截面积下,小直径钢筋根数多,与混凝土接合面积大。所以,钢筋密集的条件下,应增大单位炸药消耗量

4)保护层厚度为了保证钢筋和混凝土之间的黏结,防止钢筋过早锈蚀,梁、板中的受力钢筋应有足够的混凝土保护层。随着保护层厚度的增大,发生同样滑移量所需黏结力增大。如保护层厚度为

21mm的计算结果比保护层厚度为10mm的大30%左右,但这一增大不是无限的。

3爆炸荷载对邻近构件的破坏是空气冲击波的作用

爆炸荷载对邻近构件(梁、柱、楼板、墙以及基础等)的破坏主要是空气冲击波的作用,其破坏力的大小取决于

(1)冲击波波阵面的超压大小;

(2)冲击波的作用时间和作用压力随时间变化的性质;

(3)动压的大小和动压持续时间;

(4)构件所处的位置;

(5)构件的形状和大小;

(6)构件的自振频率

作用在构件上的冲击波荷载是入射波特性(超压、动压、衰减和持续时间)以及结构特性(大小形状、方位等)的函数。当构件背面的压力值达到稳定时,作用于构件各个面上的荷载分别等于各个面上的超压和拖曳压力的代数和,即总压力=P(t)+Cag(t)

q=1/2x2  (3-15)

式中:

P-超压;

q-拖曳压力(动压)

p-空气密度;

u-空气质点速度

Cd-拖曳系数



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