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切口角度对冷却塔爆破拆除影响研究*

更新时间:2016-07-05

爆破拆除技术由于其安全经济快速的施工方法,在工程中得到了广泛的应用和发展,也暴露出很大的问题。爆破拆除理论研究滞后于实践,设计施工主要还是凭借工程经验[1,2],出现过一些爆破事故,如倒塌方向偏移、爆而未倒和反方向倒塌等等[3,4]。因此,爆破拆除的理论急待完善和发展。爆破拆除数值模拟研究表明,将数值模拟技术应用到爆破方案设计中可以提高爆破拆除设计水平,预测倒塌效果。以冷却塔为例,采用Ansys/Ls-dyna建立共节点分离式模型[5],研究切口角度大小改变对冷却塔倒塌效果的影响。

1 工程概况和爆破方案

以贵州某电厂80 m高冷却塔为例进行模拟分析。冷却塔为薄壁双曲线型钢筋混凝土结构,冷却塔底部直径为60 m,人字型立柱高:5.5 m,横截面尺寸是0.4 m×0.4 m,由C30混凝土浇注而成,柱内有8根φ 18的竖筋和φ 8箍筋(箍筋之间平行间距20 cm),共40对人字形柱,共计80根立柱;人字柱上部是高1 m、厚0.5 m的钢筋混凝土圈梁。爆破切口形状采用正梯形,爆破高度H取6.5 m,H=人字形立柱高度+圈梁高度=5.5 m+1 m=6.5 m。切口长度取其底部圈梁周长的0.6倍,切口的圆角为216°,共计人字形立柱24对。为确保冷却塔的顺利倒塌及充分解体,在爆破切口上方的塔壁上开设5个减荷槽,其位置和参数见图1。为了降低冷却塔倒塌塔内压缩空气冲击的危害,在倒塌方向反方向中心线上距离地面6.5 m处(圈梁上方),开一个2 m×4 m的泄压窗口。

不过天不遂人愿,这天上午除了其他店铺的老板们,就没人来了。这天本来就不是节假日,天气还不好,连买完菜的大叔大婶们都急着回家收衣服,谁还有心情来买假货啊。但是老道还是信心满满、精力旺盛的样子。王祥都不禁担心起老道的精神状况了,别是一直卖不出去自己的玉器,把老道给急出病来了……

图 1 切口尺寸示意图(单位:m) Fig. 1 Schematic diagram of blasting cut(unit:m)

2 冷却塔爆破拆除数值模拟

采用共节点分离式建模方式,应用模拟混凝土最多的“MAT_PLASTIC_KINEMATICM”来定义材料,冷却塔和地基采用SOLID164单元划分网格,钢筋用梁单元beam161。对爆破切口采用“MAT_ADD_EROSION”关键字定义材料失效[6,7]。该冷却塔前期预采用机械拆除,后经论证不可行,但机械冷拆除已经将冷却塔部分承重结构拆除,破坏了67°筒体,在支腿上部筒体破坏最高为8.5 m,现已成高危建筑,且冷却塔拆除爆破前期进行机械预处理,在爆破切口上方的筒壁上开设5个减荷槽,所以首先模拟验证机械预处理前后冷却塔的稳定性。在建模的过程中,分别在卸荷槽以及泄压窗口的位置建立相应的Part,采用关键字*MAT_ADD_EROSION定义材料失效,设定机械预处理与切口爆破时间间隔为0.03 s,进行动态求解,即显式分析。显式求解如图2。

如图2,可以看出在机械预处理前后,冷却塔始终保持着良好的稳定性,机械拆除和机械预处理对冷却塔整体稳定性影响不大。机械预处理后应力云图整体发生了变化,应力进行了重新分布,但从预处理前后冷却塔整体的应力云图可以看出机械预处理并没有对冷却塔的稳定性产生明显的影响。且由图3冷却塔顶部节点竖直方向上速度与时间曲线可以看出,在预处理以后切口形成之前,顶部节点速度曲线是水平的,所以该爆破方案的机械预处理虽然在一定程度上对冷却塔的应力分布产生影响,产生一定的扰动,但并不影响冷却塔整体的稳定性。

图 2 冷却塔预处理前后应力图 Fig. 2 The stress cloud charts of cooling tower before and after pro-treatment

设定该模拟方案为模型B,做出冷却塔倒塌方向中心线上顶部节点竖直方向速度曲线和水平位移,通过对比分析冷却塔的倒塌过程[8,9]

(1)重点加强对农业循环经济发展模式的普及宣传。极力宣传和推广循环农业的发展,让人们改变观念,走出误区,塑造农业的可持续、循环的理念。

图 3 冷却塔顶部节点竖直方向速度-时间曲线 Fig. 3 Curve of node vertical velocity vs time at top of cooling tower

由图3可以看出,在爆破缺口形成的瞬间,冷却塔顶部节点获得加速度,直到倒塌完成,速度不断增大。在倒塌过程中速度时间曲线整体比较平滑,仅在缺口闭合时,因缺口部分环梁冲击地面,筒体受到地面很大的反向冲击力,速度曲线出现波折,节点速度减小,随即继续增大;在t=5 s时冷却塔顶部前端点着地,速度骤减,最大速度达到45 m/s。整个过程速度变化与实际监测摄影记录结果一致。

选取冷却塔倒塌方向上顶部节点,输出该节点单元在倒塌方向上的水平位移曲线。模拟结果如图4。

十九大报告明确指出,推动形成全面开放新格局,要以“一带一路”建设为重点,赋予自由贸易试验区更大改革自主权,探索建设自由贸易港。从总体上看,“一带一路”倡议与自贸试验区建设互为补充,“一带一路”建设的“五通”与自贸试验区的“四化”两者高度契合,共同推动形成全面开放新格局[注]张时立:《中国自贸区建设与“21 世纪海上丝绸之路”——以上海自贸区建设为例》,《社会科学研究》2016年第1期,第58页。。

从图4可以看出在爆破缺口形成后,冷却塔重心发生偏移,预留人字柱受压,筒体向预定倒塌方向倾倒,水平方向位移增加,在t=5.0 s时,冷却塔顶部节点触地。共节点分离式模型由于钢筋混凝土的共同作用,在内部钢筋的拉力作用下,顶部节点运动速度迅速减小,其水平位移基本不再增加,最大值为28.5 m,爆破完成后实际的爆堆长度为85 m,可见模拟结果与实际倒塌过程相符。

图 4 冷却塔顶部节点水平方向位移曲线 Fig. 4 Curve of node horizontal displacement vs time at top of cooling tower

通过分析冷却塔顶部节点竖直方向速度时间曲线和水平方向位移曲线,可以看出模拟结果与实际倒塌过程基本吻合,爆破仿真效果较好。以以上冷却塔数值模拟分析为基础,改变切口角度,建立两个冷却塔有限元模型进行对比分析。实际工程中,切口部位对应的圆心角多为200°左右,模型A和模型C切口角度分别选取200°和240°,其他参数和工程实际情况保持一致,卸荷槽以及泄压窗口尺寸大小不变,随切口角度改变改动到相对位置。

改变模型参数,模拟结果随之改变,结合模型B从模拟的倒塌过程、倒塌偏移、倒塌范围以及爆破振动来对比分析不同切口角度下模拟的倒塌效果。

中国糖尿病发生率呈快速上升趋势,有糖尿病的手术患者并不少见[1]。糖尿病患者多为中老年人,基础疾病发生风险,糖尿病存在多种并发症,会损害多系统、器官功能,从而导致手术耐受下降,切口感染、循环紊乱、低体温等手术相关并发症发生率风险明显上升[2-3]。糖尿病患者对手术室护理质量提出较高的要求,为进一步提升糖尿病患者手术室护理质量,医院尝试强化此类对象的手术室护理管理,实施细节护理质量改进。2018年2—9月,共处理患者104例,现报道如下。

[2] 李 勇,池恩安.复杂环境下高危双曲线冷却塔爆破拆除[J].爆破,2016,33(2):102-106.

[3] MING Yue,DAI Qing-song,ZHAO Ming-sheng,et al.Cause analysis and disposal of explosive demolition failure of two 45 m high cooling tower[J].Blasting,2016,33(1):118-123.(in Chinese)

如图5为各模型三个不同时刻的倒塌情况。冷却塔在切口形成之后,随预留人字柱边下坐边倾倒,在1.5 s左右,缺口闭合,在2.6 s左右冷却塔后部环梁完成下坐触地。由图可见,模型A因为切口较小,预留支腿较多,抗弯能力较大,冷却塔筒体倾覆力矩不变,下坐趋势较缓,筒体主要朝向缺口一侧倾倒,在同一时刻筒体倾斜程度大于模型B和模型C。其筒体之间的挤压折叠扭转作用更为明显,筒体的变形扭曲程度高于其他模型。模型C由于切口较大,支撑人字柱减少,其承载能力降低,造成冷却塔整体下坐,前端切口与后部环梁几乎同时触地,其下坐和后坐比较明显。

选取冷却塔倒塌方向中心线上的筒体顶部节点与倒塌方向垂直的水平方向的位移曲线来研究冷却塔倒塌方向偏移问题。

(三)病理剖检 颈下皮下出血性胶样浸润,食道黏膜充血、出血,食道有糠麸样物质被覆,剔除后其下有坏死灶,心包粘连,心包囊内充满淡黄色纤维素性渗出物;个别产蛋母鸭肝脏肿大,表面有一层淡黄色或乳黄色纤维素膜;气囊壁增厚、浑浊、表面有干酪性渗出物;有的种鸭腹腔有蛋黄样液体和干酪样渗出物,肠道有卡他性出血炎症。泄殖腔黏膜充血,出血或被覆坏死性假膜;部分母鸭有卵黄性腹膜炎症状,肝表面有大小不等的灰白色坏死灶,有的坏死灶中间有小点出血,或坏死灶被一出血环所包围。少数部分病鸭感染可见卵泡淤血、出血;有的腹腔内积液、破裂、畸形等。输卵管黏膜充血、出血,有大量胶冻样或干酪性渗出物。

如图6所示,模型A和模型C的顶部节点与倒塌方向垂直的水平方向位移略有不同,模型A到模型C在水平方向上偏移的距离是逐渐增大的。模型C的偏移距离几乎是模型A偏移距离的3倍。可见切口角度较小时,预留支腿承载能力较大,在倒塌过程中,易于控制倒塌方向;切口角度较大时,预留支腿数量减少,承载能力有限,冷却塔表现为整体下坐,倒塌偏移也就越大。

“嗯,一开始肯定不适应,不过我相信,学习成绩好的孩子,到哪里都是好的。我也是希望你能带动成绩不好的同学,给他们一点压力和动力!”周老师说起这次“行动”还挺高兴的。

选取倒塌中心线上距离冷却塔中心60 m处的节点的振动速度曲线如图9。模拟方案采用的材料失效定义缺口形成,因此模拟方案的振动只包含下坐振动和塌落振动。在实际工程中,爆破振动较小,研究下坐振动和塌落振动可以达到我们的研究目的[12]

[9] 詹振锵,赵明生,池恩安,等.数值模拟在冷却塔爆破拆除中的应用[J].爆破,2012,29(1):73-76.

图8是冷却塔顶部节点水平方向位移曲线。对比图4和图8,可见模型A和模型B的运动曲线基本一致,所以模型A和模型B的倾倒过程基本相似,大约在t=5 s时冷却塔顶部节点触地。由图可见模型A的各个时刻的水平方向位移均大于其他模拟方案,所以模型A的冷却塔倾倒速度大于各模拟方案的倾倒速度。模型C由于切口较大,其倾倒过程比较特殊,其位移曲线与其他模拟方案差别较大。模型A和模型B的位移曲线比较平滑,曲线斜率为正值,所以模型基本没有产生后坐。而模型C在切口闭合时,位移曲线接近水平,可见模型C产生了明显了后坐。在2~3 s时间段内,冷却塔的水平位移很小,所以模型C在切口闭合时,重力产生的倾覆力矩很小。在爆破拆除过程中,切口过大时,冷却塔很可能会出现坐而不倒的情况。

图 5 冷却塔倒塌过程图 Fig. 5 Collapse process of cooling tower model

从图8中可以看出模型A和模型B倒塌范围基本一样,只是模型C的倒塌范围较小。以上模拟结果可以看出,切口角度变小对冷却塔的倒塌范围影响不大。只是当切口过大,支腿强度不够时,冷却塔会出现整体下坐的现象,产生严重的后坐,提前下坐很可能会产生坐而不倒的情况。

1.阔盘吸虫病。尸体消瘦,胰腺肿大,胰管因高度扩张呈黑色蚯蚓状突出于胰脏表面。胰管发炎增厚,管腔黏膜不平,呈乳头状小结节突起,并有点状出血,内含大量虫体。慢性感染则因结缔组织增生而导致整个胰脏硬化、萎缩。

截取冷却塔顶部节点的速度曲线图7。

由图9可以看出,传统意义的下坐振动包含两部分,在切口部分筒体和地面接触的瞬间产生了第一次下坐振动峰值,冷却塔继续倾倒,支腿全部失效,环梁触地产生第二次下坐振动峰值。由模拟结果可以看出第二次振动比第一次振动更强烈。

图 6 顶部节点水平方向位移曲线 Fig. 6 Horizontal displacement and time curve of node at top of cooling tower

图 7 顶部节点竖直方向速度-时间曲线 Fig. 7 Vertical velocity and time curve of node at top of cooling tower

图 8 冷却塔顶部节点水平方向位移图 Fig. 8 Horizontal displacement and time curve of node at top of cooling tower

图 9 节点振动速度 Fig. 9 Vibration velocity of node at ground

模型B在1.5 s切口闭合,环梁触地,产生下坐振动,大约在2.2 s冷却塔后部筒体触地产生振动,可以看出后部筒体触地产生的下坐振动大于切口闭合振动和塌落振动[13]

模型A的切口角度达到了200°,在切口闭合时,支腿对筒体承载能力较模型B大,造成的下坐振动小于模型B。同理,在环梁触地时,由于倾倒程度更大,产生的第二次下坐振动仍小于模型B。在冷却塔触地时,模型A的倾倒速度大于模型B,其产生的触地振动明显大于模型B

模型C由于切口角度较大,预留人字柱破坏较严重,切口上部筒体与失效预留人字柱部位的环梁几乎同时触地,所以下坐振动比模型A和模型B大,由倾倒过程图可以看出,冷却塔倾倒比较勉强,所以其产生的塌落触地振动很小,上部筒体触地产生的振动有1 cm/s。

数值模拟是一种理想的状态,受周围实际情况及环境的影响,且振动大小与材料密切相关,模拟得到的振动峰值与实际有一定的差异[10]

3 结论

(1)共节点分离式模型由于分别考虑钢筋和混凝土的性能和相互作用,模拟结果更符合工程实际情况。

(2)冷却塔倾倒过程产生的下坐振动包括切口闭合振动和后部环梁触地振动,且由于冷却塔的特殊形态,其产生的下坐振动大于塌落振动。

出租车非常少。好不容易盼来一辆,却被不远处的男人拦下。车子紧擦着艾莉驶过,又在前方刹住。男人的脑袋从车窗里探出来,去哪?

(3)切口角度为200°时,冷却塔倾倒速度较大,其产生的触地振动也较大;切口角度为240°时,产生的下坐振动较大,塌落振动较小。

参考文献(References)

[1] 赵明生,池恩安.2座105 m高双曲线冷却塔控制爆破拆除[J].爆破,2015,32(1):106-110,120.

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在模拟中采用的材料失效不能很好地反映模拟过程中出现的挤压扭曲,采用较实际失效值略大的参数,以对倒塌过程中的挤压变形有直观的体现[10,11]

[2] LI Yong,CHI En-an.Explosive demolition of high-risk hyperbolic cooling tower under complex environment[J].Blasting,2016,33(2):102-106.(in Chinese)

[3] 明 悦,代青松,赵明生,等.2座45 m高冷却塔爆破拆除失败原因分析及排险处理[J].爆破,2016,33(1):118-123.

为了模拟过程图更为直观清晰,对比更为明显,选取模型A、模型B和模型C的倒塌过程图。

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[5] FAN Xiao-xiao,DONG Bao-li.Controlled blasting demolition of two 100 m high thin-walled structure cooling tower[J].Engineering Blasting,2016(4):52-54,60.(in Chinese)

在18世纪中叶,欧洲的王室对于中国瓷器的喜爱达到高潮,贵族以收藏和使用中国瓷器为荣,一批由外国商人或使用者出图样,在中国定烧的外销青花瓷器应运而生。这些青花瓷的釉彩和图案都和我国的传统青花瓷有很大区别。宴姝以此为切入点,在一次课堂作业中,提出《想象中的中国》的展览主题。她从大英博物馆、维多利亚和阿尔伯特博物馆、利兹市博物馆中选出6件展品,包括2件中国元明时期的传统青花瓷器、3件外销青花瓷器以及1件在欧洲烧制的青花瓷器。通过对这些不同时期、不同类型的青花瓷器的对比,展现东西方文化碰撞间的奇妙磁场。

[6] 李洪伟,颜事龙,郭 进,等.爆破拆除切口形状对冷却塔爆破效果影响及数值模拟[J].爆破,2013,30(4):92-95.

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[7] JIANG Chao,GUO Zi-ru.Numerical simulation of explosive demolition of cooling towers[J].Blasting,2014,31(1):92-95.(in Chinese)

全球化进程的不断加快和市场经济的不断深入,使得各种观念与文化纷纷涌入我国,西方发达国家凭借其经济、技术优势,向包括我国在内的发展中国家进行意识形态及价值观渗透,享乐主义、拜金主义等不良思想不断对中职生的价值观进行冲击,挤压了优秀传统文化的生存空间。信息网络的高速发展,加快了不良思想、观念、价值观的传播,网络的隐蔽性与虚拟性导致中职生沉迷于网络幻想,缺乏现实生活中与人面对面的交流,导致不诚信和违法行为有所增加。

[8] 傅建秋,王永庆,高荫桐,等.冷却塔拆除爆破切口参数研究[J].工程爆破,2007(3):53-55.

[8] FU Jian-qiu,WANG Yong-qing,GAO Yin-tong,et al.Research on cut parameters for demolition of the cooling tower[J].Engineering Blasting,2007(3):53-55.(in Chinese)

图7为模型A和模型C的顶部节点竖直方向速度曲线。对比图3模型B的顶部节点竖直方向速度曲线,可以发现各个模拟方案的曲线走向大致相同。在切口形成时,冷却塔获得加速度,速度逐渐增大,在切口闭合的瞬间,因为对地冲击作用,速度曲线出现波折,速度减小。筒体在倾覆力矩的作用下继续倾倒,速度继续增大,直到倒塌完成。由图也可以看出,各模型在切口闭合前的速度基本一致,但模型A的切口角度较小,其支撑部位承载力较大,在切口闭合时,重力对新支点产生的的倾覆力矩大于其他模型,所以在切口闭合后的其他时刻,模型A顶部节点速度大于其他模型,也比其他模型更快的达到速度最大值,因此模型A的倾倒更快。同理,模型C因为切口角度较大,支腿失效过快,造成整体下坐,在切口闭合瞬间,环梁与切口部位同时触地,对地冲击比其他模型大,所以图7中模型C的速度变化比较明显。同时在环梁触地时,重力产生的倾覆力矩较小,所以加速度较小,模型C的倒塌过程基本是坐塌和定向倒塌同时进行。

[9] ZHAN Zhen-qiang,ZHAO Ming-sheng,CHI En-an,et al.Application of numerical simulation in blasting of cooling tower[J].Blasting,2012,29(1):73-76.(in Chinese)

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爱尿床的宝宝在晚上7点以后就不要饮水了,晚饭也不宜过甜、过咸。宝宝饮水最好控制在白天,以减少夜间膀胱贮尿量。

[12] 蒋耀港,沈兆武,龚志刚.构筑物爆破拆除振动规律的研究[J].振动与冲击,2012(5):36-41.

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[13] 张光雄,杨 军,金 波.70 m高冷却塔爆破拆除震动测试及分析[J].工程爆破,2005(4):76-79.

准备工作对于整个采访会产生巨大的影响,采访无法抓住关键问题、采访深度不够都和准备工作有关。对于记者而言,在准备一个采访的过程中,要同时了解事件和采访对象,必须充分剖析实践的主线、时间、地点、人物等基本要素,熟悉采访背景,从而明确在采访过程中要问哪些问题;同时,还需要对采访对象的工作、生活阅历、性格有一定的了解,并使用合理的方式提问,保证在采访进行时,记者可以充分拉近和采访对象的距离,建立好感,帮助采访的成功。

[13] ZHANG Guang-xiong,YANG Jun,JIN Bo.Monitoring and analysis of impact vibration caused by demolishing a cooling tower of 70m high[J].Engineering Blasting,2005(4):76-79.(in Chinese)

上式中,xk是第k个源节点发送的信号,g2k是的第k列向量,g1k是的G1的第k列向量.等式右边第1项为期望发送给目的用户k的信号,第2项为其他用户的干扰,第3项为目的节点发送人工噪声,第4项为中继节点发送的人工噪声,第5项为中继节点转发的信道噪声,最后一项为目的用户k接收到的信道噪声.而中继节点发送的人工噪声位于G2的零空间中,因此第4项为零.因此,第k个目的节点的接收信干噪比(Signal to Interference-Noise Ratio,SINR)为

张宝岗,赵明生,余红兵,刘方芳,杨攀
《爆破》 2018年第1期
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