3.3 平面桿系有限元法

平面桿系有限元法是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用最為廣泛的一種方法，是有限元這種數(shù)值技術(shù)應(yīng)用最早、最為成熟的一個領(lǐng)域。在拆除爆破的設(shè)計中，平面桿系有限元法主要應(yīng)用于以下幾方面：

（1）確定爆前建筑物的穩(wěn)定性。對于許多建筑物，在正式爆破前需要用人工或爆破方法拆除部分構(gòu)件，這便使結(jié)構(gòu)的受力情況發(fā)生了變化。為了保證建筑物在正式爆破前的穩(wěn)定性，應(yīng)當進行結(jié)構(gòu)受力狀況的校核。采用平面桿系有限單元法可以迅速完成這一工作，為爆前的預(yù)處理工作提供合理、安全的方案。

（2）為確定主承重立柱失穩(wěn)的臨界爆破高度提供理論依據(jù)。采用平面桿系有限元法，可以模擬在主承重立柱的不同爆破高度下框架結(jié)構(gòu)整體的受力情況，通過優(yōu)選可提供合理的主承重立柱爆破高度。

（3）確定梁柱的切割部位。在底層的主承重立柱爆破后，上層梁、柱的結(jié)合部位是否能形成足夠數(shù)量的塑性鉸鏈，決定了結(jié)構(gòu)能否在自重作用下解體。

雖然有限元也能解決變形問題，但其研究對象主要是連續(xù)介質(zhì)，而拆除爆破是一個由連續(xù)到不連續(xù)直至坍塌解體的過程，因而存在著有限元法難以解決的困難。基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的平面桿系有限元法難以模擬脆性材料在爆炸與沖擊作用下碎塊的形成及運動；脆性材料在高加載率下強度增加；變形與裂紋擴展的滯后；難以體現(xiàn)巖土材料的非均質(zhì)性和各向異性特征；高加載率下脆性材料的結(jié)構(gòu)理論與強度準則難于建立等。平面桿系有限元法在爆破研究中主要用于結(jié)構(gòu)的靜力分析，因而一般可作為拆除爆破模擬“預(yù)處理”的工具。