3.3 平面桿系有限元法

平面桿系有限元法是建筑結構設計中應用最為廣泛的一種方法，是有限元這種數值技術應用最早、最為成熟的一個領域。在拆除爆破的設計中，平面桿系有限元法主要應用于以下幾方面：

（1）確定爆前建筑物的穩定性。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件，這便使結構的受力情況發生了變化。為了保證建筑物在正式爆破前的穩定性，應當進行結構受力狀況的校核。采用平面桿系有限單元法可以迅速完成這一工作，為爆前的預處理工作提供合理、安全的方案。

（2）為確定主承重立柱失穩的臨界爆破高度提供理論依據。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構整體的受力情況，通過優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、柱的結合部位是否能形成足夠數量的塑性鉸鏈，決定了結構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介質，而拆除爆破是一個由連續到不連續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。基于連續介質力學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；難以體現巖土材料的非均質性和各向異性特征；高加載率下脆性材料的結構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構的靜力分析，因而一般可作為拆除爆破模擬“預處理”的工具。