摘要:为了解钢筋硅高耸烟自爆破倾倒过程中各相关部位应变及应力变化的情况，也为类似爆破烟囱倾倒拆除的参数设计提供可参考的第一手基抽数据，确保倾倒方向的准确性，对3座拟爆的100 m高钢筋砖结构烟肉的支律体相关部位布豆了刚点。爆破时进行应变观浏，取得了一系列时间一应变数值。据此进行应力分析，总结了该情况下钢筋松烟囱爆破倾倒过程中支撑体相关部位应力变化规律。
关键词:100 m烟囱;定向爆破;应变观测;试验研究
1工程概况
分析揭示支撑部位在烟囱定向倾倒过程中受力变形及其断裂破坏过程，对控制烟囱定向倾倒效果至关重要。武钢一炼钢平炉改造工程需将4座50年代修建的100 m高钢筋混凝土烟囱拆除，4座烟囱材质结构基本相同，烟囱筒壁采用200号混凝土原体浇筑而成，其壁厚0. 35 m，底直径7. 29 m。内衬由内至外依次为耐火砖、硅藻土及矿渣模。除局部开口处布设双层筋外，其余部位均为单层筋，40 m以下采用小18螺纹钢，纵向主筋和环向箍筋间距均为15 cm。拆除前4座烟囱整体完好，无腐蚀开裂现象。每座烟囱重约2 100 t，其重心约在十35. 0 m标高处。爆破拆除时对其中三座烟囱进行了应变观测及分析，提出了一些观测成果和见解。
2测点布置、观测系统及观测概况
2. 1测点布里
应变测点布置在4座烟囱支撑单位纵向钢筋或外表混凝土上，测向为烟囱的纵向。采用应变片进行爆破2001年3月应变测试，对钢筋:将应变片直接粘贴在钢筋测点上，即工作片沿纵向粘贴，补偿片沿钢筋环向粘贴;对混凝土:将贴有应变片的铜片安装固定在测点所在混凝土外表面上。测点布置如图to
2. 2观测系统
观测系统由应变片、动态应变仪数据采集及分析系统(d八sp系统)组成，其测试框图如图20
采样方式为随机采样，即起爆前rasp系统已进人采样状态。
2.3观测概况
四座烟囱中，第一个拆除的是7号烟囱，该烟囱拆除时尚未解决测试电源问题，未能进行应变观测。对其后依次拆除的8号、6号及5号烟囱进行了应变观测。
图2测试框图
观测中，8号烟囱上的2“及3n测点、6号烟囱上的2”测点、5号烟囱上的2“及5“测点在起爆后因飞石损伤测试导线而失效。各烟囱上其余测点都获得了完整的应变测试数据。
3实测应变时间过程
3. 1 8号烟囱
起爆后约210 ms前，各测点爆炸应变及部分测点的波动应变都比较小。硅上测点出现的拉压应变远小于其极限拉压应变，钢筋上测点出现的最大应力也远小于屈服强度。
起爆后约210 ms到2 853 ms期i间:(1)1”测点(在支撑部位中心、切口底面上的钢筋上)最大应力为}l 596. 9x 10'`' pa(1 962 ms时)已超过钢筋的屈服强度，但未超越钢筋的极限强度((5 100 x 10' pa)。同时n”测点(在距支撑部位中心25 cm、切口底面下叨cm硷上)一直处微应变状态。(2)定向口附近硅上有两个测点，其中6"测点(在切口底面上、距定向端口20 cm处硅上)一直处于微小应变状态，而5#测点(在6“测点正下方20 cm处硷上)则一直处于受压状态，并于1 854 ms时出现最大压应变为985. 9 }ee(3 273 ms)，都接近了硷的极限压应变。4#测点实测最大拉应变为2 660. 4 }ce<3 605 ms)，远远超过了硅极限拉应变。1“测点实测最大拉应力5998.3 x 105 pa<3 605 ms)超过了钢筋的极限抗拉强度。以上测试结果表明，在起爆后2 853 ms之间等时刻，定向口附近硅已被压碎，支撑部位中心附近硷出现水平裂缝并迅速贯通，筒体将结束微倾阶段开始进入可见倾倒阶段。
3. 2 6号烟囱
起爆后约210 ms前，1“测点(在切口底面下10cm、距定向口端156 cm处钢筋上)最大应力为压应力，其值759.3x105 pao 4“测点(在切口底面下10cm、距定向口端300 cm处硅上)最大应力为拉应变，其值90 /.ee。由此可以看出在起爆后约210 m、前支撑部位所承受拉压力比较小。
起爆210 ms后到3 008 ms期i'}7 .1”测点从210ms后进人受压状态，于1 377 ms出现最大压应力2502.6 x 105 pa，之后于1 620 ms进人受拉状态，此钢筋在3 008 ms前未出现屈服;4”测点一直处微拉状态;3#测点于1 100 ms时由微压状态进人强压状态，压应变快速增长到2 u16 ms突变时压应变达到了2 032. 8 }e，接近硅的极限压应变，这预示了定向口附近的硅出现纵向裂缝而被压碎。
在起爆3 008 ms后，4”测点于3008 ms起由微拉状态进人强拉状态，在3 168 ms时拉应变已快速增长到734. 9 },ee，此值已远远超过了硅的极限拉应变，其后拉应变经历了一短暂减小过程(即在3 168ms时刻形成一个应变峰)后再次增长并于3 709 ms时拉应变由1 119. 4 ue瞬间增长到2 303. 9 }e。后失效。1“测点在3 u08 ms后拉应变继续增长，并于3
610 ms时钢筋发生屈服现象，拉应变在短短8 ms时i司内由1 912. 7 u。突跃增至3 070. 7 }.。之后很快失效。1“测点所在钢筋屈服时间正好与4`，测点处硅出现应变峰并迅速贯通，使1“测点钢筋承担拉力急剧增大而导致钢筋屈服，同时也因为裂缝扩展使4"测点处硷拉应变减小。
在3 008 ms到3 168 ms之间，支撑部位裂缝扩展贯通;测点应变相继在3 168 ms及3 717 ms时失效，均表明在3 ou8 ms^-3 717 ms之i'}7某时刻筒体将由微倾阶段开始进人可见倾倒阶段。
3. 3 5号烟囱
在起爆后前200 ms，各测点爆炸应变历时约20
-45 ms,爆炸应变的最大拉应变分别为:1“测点149. 9 }e,3'，测点524.3 }e,4“测点276. 9 leo爆炸应变后直到200 ms时，各测点应变值并不很大，但呈现出基本同相的压应变特征这一应变特征预示了筒体在这段时问内有一轻微下沉。
在起爆后约200 ms时，支撑部位中心附近的1u测点(在切口底面上、距支撑部位中心70 cm处硅上)和3“测点(在1“测点正下方130 cm处硷上)开始进人静拉状态.与此同时定向口附近4n测点(在切口底面下70 cm、距定向口端70 cm处硅上)开始进人静压状态。其中1”测点和3“测点分别于1 100 ms和1 48 5 m、时发生应变突变失效，失效前最大拉应变1“点为353. 7 }.e, 3”测点为814. 9 }e;4u测点在1 430 ms时由受压状态(最大压应变为213. 1 ece、出现在980 ms时)变为受拉状态(最大拉应变为160. 1 }e、出现在1 540 ms时)，并于3 676ms在强压下压应变瞬间达到2 160 }e后失效。在起爆后前200 m、呈现交替动应变，从大约200ms起为静拉压应变，5号烟囱混凝土土测点应变也有如此特征。
4. 2测点与断裂破坏部位
从支撑部位中心附近混凝土上各测点实测应变看，测到的拉应变最大值均超过了混凝土的极限拉应变，而从爆后支撑部位残留体看，支撑部位中心附近实际断裂面部在切口底面以上即在这些测点(均布置在切口底面上或以下)以上，这些明显可见裂缝。定向口附近的各测点一般都在起爆后 2 8533676 ms时间内随混凝土被压碎挤垮而遭破坏。
4. 3爆炸载荷
5号烟囱实测爆炸应变比其它两座烟囱大，其各测点爆炸应变的拉应变超过或接近了混凝土的极限拉应变。如定向口附近的4“测点，其爆炸应变历经了几个周期，最大拉应变为276. 9 }.e，这足以在定向口处混凝土中产生裂纹，使该处的应力集中更加突出。
4. 4筒体下坐问题
从3座烟囱实测应变时间过程看，各测点应变一般大约在3 000 ms时刻前后失效，在这个时间内，除5号烟囱在爆后前200 ms时间内有一处微下沉外，各烟囱都有未出现明显下坐现象，倾倒过程比较平稳。
4观测结果分析及讨论
4. 1安装方式对测试结果影响
观测时对混凝土上的测点采用了将贴有应变片的铜片安装固定在混凝土上的方式，从观测结果看，铜片在混凝土上的安装牢固程度对应变测试结果影响较大，出现了部分测点上的应变片变形与测点处混凝土变形不同步现象。如6号烟囱和8号烟囱支撑部位中心附近测点在起爆后前3 000 ms测出的应变很小。而钢筋上的测点，由于应变片是直接贴在钢筋上的，其实测应变体现了钢筋实际受力变形。从6号及8号烟囱的实测情况，钢筋上测点应变一般
5结论
(1)在支撑部位中心附近，切口底面上下部均处于受拉状态，最大受拉截面在切口底面以上:在定向口稍远处为先压后拉状态。
(2)应变波形上测到了爆炸应变，筒体晃动(或下沉)应变及静拉压应变。
<3)三座烟囱基本在3 000 ms以前处于微倾状态，没有出现明显下座现象。3 000 ms以后倾倒速度加快并均出现过下座现象。
(4)如果烟囱实际作用的爆炸载荷大小控制不当，则将影响定向效果。
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