爆破振动频率衰减机制和衰减规律的理论分析

基于弹性介质中球状药包激发应力波的理论解及其频谱表达式,通过引入介质阻尼项,建立了球形药包爆破条件下实际岩体介质中爆破振动的频谱表达式,进而分析爆破振动频率的衰减机制和影响因素。分析表明:爆破振动频率的衰减与爆腔的大小、爆心距、岩体纵波速度和品质因子等因素密切相关。由于爆破地震波幅频分布曲线的多峰结构和高频爆破地震波衰减快的双重因素影响,爆破振动主频随爆心距的增大并非遵循严格的衰减,而在传播过程中会出现局部跳跃现象;爆破振动质心频率则呈现显著的衰减规律,其与岩体纵波速度与爆腔半径的比值成线性比例关系,与爆腔半径和爆心距的比值成幂函数关系。     

小净距公路隧道爆破震动观测与分析

基于小净距的南方某公路隧道二期工程爆破震动安全监测,通过质点振动速度峰值与主振频率分析,展开了基于小净距公路隧道的爆破震动观测与研究。首先介绍了测线与测点布置原则,并阐述了爆破震动观测及其结果,得出了相应的质点振动速度峰值衰减经验公式及v-ρ关系曲线。结果表明,半断面、下上台阶和全断面爆破等三种不同隧道施工开挖方式所得出的不同的观测结果,质点振动速度峰值最大值通常出现在同一断面的墙中与顶板位置、径向方向和爆心距最小位置发生处,对应主频分布在15~75Hz,主要集中在22~50Hz。结论指出,质点振动速度峰值与对应主振频率与爆破方式以及爆心距密切相关,爆破规模与爆心距对爆破地震效应影响程度很大,隧道开挖中的全断面爆破有利于减小和控制爆破震动。     

爆破振动特性对滞回耗能谱的影响研究

为分析结构在爆破振动作用下的弹塑性能量反应,首先针对单自由度体系,建立了力学平衡方程;然后利用实测的爆破振动信号,通过数值计算并去噪获取不同频率的加速度时程曲线;最后将不同频率的加速度时程曲线进行人工调整,分析爆破振动3要素对滞回耗能谱的影响规律.研究表明:滞回耗能能综合的反应爆破振动3要素,特别是能够反应结构进入弹塑性阶段能量随爆破振动持续时间的累积效应.因此,可认为滞回耗能是反应爆破振动作用下结构塑性累积损伤的重要参数.     

钢筋混凝土框架-核心筒结构地震反应能量分析

通过对9个不同结构特性的钢筋混凝土框架-核心筒结构,选用一定数量的地震波进行时程分析,研究了此类结构在地震作用下的总输入能及其在滞回耗能和阻尼耗能之间的分配规律,以及滞回耗能在构件及层间的分布规律。研究表明,随着地震动幅值的增大,滞回耗能比也随之增加;不同频谱特性的地震波对滞回耗能影响较大;刚度特征值对结构总滞回耗能影响不大,但对构件的耗能分配具有较大影响;结构滞回耗能主要集中于底层剪力墙和中部连梁处。     

小净距公路隧道爆破震动观测与分析

基于小净距的南方某公路隧道二期工程爆破震动安全监测,通过质点振动速度峰值与主振频率分析,展开了基于小净距公路隧道的爆破震动观测与研究。首先介绍了测线与测点布置原则,并阐述了爆破震动观测及其结果,得出了相应的质点振动速度峰值衰减经验公式及v-ρ关系曲线。结果表明,半断面、下上台阶和全断面爆破等三种不同隧道施工开挖方式所得出的不同的观测结果,质点振动速度峰值最大值通常出现在同一断面的墙中与顶板位置、径向方向和爆心距最小位置发生处,对应主频分布在15⁷5Hz,主要集中在2275Hz,主要集中在22⁵0Hz。结论指出,质点振动速度峰值与对应主振频率与爆破方式以及爆心距密切相关,爆破规模与爆心距对爆破地震效应影响程度很大,隧道开挖中的全断面爆破有利于减小和控制爆破震动。     

地铁隧道爆破开挖对高层框架结构的动态响应

针对城市地铁建设过程中隧道爆破对高层建筑物带来的不利影响,基于萨道夫斯基公式,对现场爆破振动测试与有限元模拟对比分析,现场测试结果与计算结果吻合较好。以框架结构垂向振速为研究对象,采用动力有限元方法对高层框架结构在爆破地震波作用下的响应规律进行了研究,并分析了并行隧道不同开挖工况下高层框架结构不同响应特点。计算结果表明:高层框架结构在爆破地震波影响下存在明显高层放大效应放大倍数最大达3.48倍;地铁隧道已开挖段对高层结构振动有空腔放大效应,空腔放大效应的主要影响因素有框架结构与隧道的间距、已开挖隧道空腔相对爆源位置等,前者影响更显著。     

小净距隧道爆破振动对邻近隧道影响测试研究

为研究小净距隧道爆破对工作面前后中间岩柱的影响规律,结合泉厦高速公路扩建工程大坪山隧道振动监测,对小净距隧道中间岩柱的振动响应及累积损伤进行测试研究,得出爆破地震波在小净距隧道中间岩柱衰减公式及V-p曲线,分析了距离掌子面不同位置爆破地震波特性规律。结果可为类似条件下小净距隧道的现场监测、爆破控制和建立动荷载作用下隧道破坏临界值提供依据。     

钢筋混凝土框架核心筒结构层间耗能分布研究

该文通过对5个不同结构特性的钢筋混凝土框架-核心筒结构, 选用一定数量的地震波进行时程分析, 研究了此类结构在水平地震作用下的滞回耗能与结构动力特性以及地震动参数的关系, 以及滞回耗能在构件及层间的分布规律。研究表明:结构自振周期与地震波卓越周期比和地震动加速度幅值对结构滞回耗能影响较大, 刚度特征值影响外框架与内筒之间滞回耗能分配, 内核心筒中连梁和剪力墙的线刚度比与两者之间耗能分配比例呈线性关系;结构滞回耗能主要集中于底层剪力墙和中部连梁处。通过参数分析及回归拟合的方法得到能够反映结构刚度特征值、连梁与剪力墙线刚度比和结构周期等因素的滞回耗能层间分布规律的简化计算公式。     

基于灰色关联分析浅埋隧道爆破振动影响因素

为安全、科学地控制浅埋隧道爆破振动的危害,采用灰色关联分析方法对浅埋隧道爆破振动影响因素进行分析。选取总药量、最大单段药量、掏槽孔最大单段药量、爆心距和段数为研究的相关因素变量,确定振动速度和主振频率为系统特征变量,结合某隧道爆破实测数据,进行灰色关联计算,然后对其计算结果进行排序和优势分析,得出影响浅埋隧道爆破振动因素的主次顺序,其中总药量、掏槽孔最大单段药量、爆心距和段数起着主要作用;得出了影响浅埋隧道爆破振动的准优因素为总药量,掏槽孔最大单段药量对其也起着主要作用。灰色关联分析法的分析结果对确定浅埋隧道爆破振动影响因素可以提供科学的理论依据。     

京张高铁草帽山隧道爆破振动效应分析

为研究隧道爆破振动效应的变化规律,依托草帽山隧道工程,对现场实测爆破振动数据进行处理分析。首先,依据现有的爆破振动预测方程,归纳得到适用于本隧道工程的爆破振动强度预测模型。然后,利用小波包分析对实测信号进行处理。结果表明:随着最大单响药量的增大及爆心距的增加,爆破低频带能量占有百分比呈升高的趋势;一般构筑物的自振频率位于较低频带,因此隧道爆破施工很大程度会引起周边建筑物产生共振现象。提出适用于本隧道工程的控制爆破措施,并通过爆破振动强度及小波包能量分布规律验证了其可行性。     

新型SMA隔震支座动载性能试验研究

以提高SMA利用率为目的，设计了几种不同形式的SMA橡胶支座并进行了耗能试验。研究了水平位移幅值、水平加载频率以及竖向荷载等因素对SMA橡胶支座水平刚度、耗能量以及阻尼等基本力学性能的影响，结果表明，新型的SMA橡胶支座均可有效提高橡胶支座的耗能性能和回复能力，并为SMA橡胶支座优化设计提供了依据。     

一种新型分缝耗能砌体填充墙的抗震性能试验与有限元分析

震害显示填充墙的破坏不仅会造成严重的经济损失,还会影响建筑的使用功能,阻碍震后的救援工作,因此,增强填充墙的抗震性能对提升建筑结构整体的抗震韧性有重要意义。提出了一种分缝耗能的低损伤砌体填充墙,通过在墙内合理设置竖缝和连接件,来减轻墙体在地震作用下的损伤;开展了足尺分缝耗能填充墙的低周往复加载试验,对其损伤演化机理和滞回特性进行了研究;并建立了分缝耗能填充墙的精细有限元模型,对其滞回性能进行模拟。研究结果表明:该文提出的分缝耗能砌体填充墙有效可行,相比于普通砌体填充墙,变形能力提升了约1.6倍,在相同位移下的损伤程度明显减轻,层间位移角1/200时,分缝耗能填充墙仍处于轻微损伤状态,层间位移角达到1/100时,分缝耗能填充墙处于中等损伤状态。     

高阻尼黏弹性阻尼器性能与力学模型研究

对2个高阻尼黏弹性阻尼器进行不同应变幅值、加载频率下的力学性能试验和疲劳性能试验,研究试件在不同工况下的最大剪应力、存储剪切模量、损耗剪切模量和等效黏滞阻尼比等力学性能及其变化规律,提出五单元模型模拟黏弹性阻尼器的滞回性能。研究结果表明：黏弹性阻尼器滞回曲线饱满、稳定,具有较高的等效黏滞阻尼比,表现出良好的变形性能和耗能能力;黏弹性阻尼器力学性能与应变幅值的相关性明显,与加载频率相关性较小,抗疲劳性能较好;五单元模型模拟的滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好。     

基于OMA隧道爆破振动下砌体结构的安全评价

以成渝客运专线新红岩隧道上方二层砌体结构为例,采用OMA(运行模态分析)方法研究了砌体结构在隧道爆破引起的地面振动作用下的安全性。结果表明:采用电子雷管爆破相比非电雷管能够有效降低地面振速,峰值振速最多降低约67%;二层砌体结构前4阶固有频率位于9~25Hz,有限元模型修正后其固有频率与实验值的误差明显减小,使其更加符合实际;非线性动力分析表明砌体结构门、窗的角部、砌体与混凝土材料的交界处及底层主应力集中程度高,但砌体的主压应力和主拉应力均小于规范值,表明砌体在爆破振动作用下是安全的,而且电子雷管更适用于结构安全性要求高的隧道爆破;现场调研发现砌体楼房在隧道爆破振动下没有发生损伤,表明基于OMA方法进行隧道爆破振动下砌体结构的安全评价是可行的。     

基于OMA隧道爆破振动下砌体结构的安全评价

以成渝客运专线新红岩隧道上方二层砌体结构为例,采用OMA(运行模态分析)方法研究了砌体结构在隧道爆破引起的地面振动作用下的安全性。结果表明:采用电子雷管爆破相比非电雷管能够有效降低地面振速,峰值振速最多降低约67%;二层砌体结构前4阶固有频率位于9²5Hz,有限元模型修正后其固有频率与实验值的误差明显减小,使其更加符合实际;非线性动力分析表明砌体结构门、窗的角部、砌体与混凝土材料的交界处及底层主应力集中程度高,但砌体的主压应力和主拉应力均小于规范值,表明砌体在爆破振动作用下是安全的,而且电子雷管更适用于结构安全性要求高的隧道爆破;现场调研发现砌体楼房在隧道爆破振动下没有发生损伤,表明基于OMA方法进行隧道爆破振动下砌体结构的安全评价是可行的。     

爆破地震波频率对多自由度弹性体系动力响应的影响分析

通过对一个三自由度弹性体系在垂直方向上分别加载多个不同主频的实测爆破地震波和理想正弦波,使用集中冲量法利用计算机编程求解出各爆破地震波激励下的竖向动力响应,并通过分析该结构体系的各动力响应幅值变化来探讨爆破地震波频率对三自由度弹性体系动力响应的具体影响。计算结果表明,结构的第一自振频率在分析结构各层质点的响应幅值中起主导地位;考虑爆破地震波是一个包含很多频率成分的复杂的振动信号,在分析实测爆破地震波频率对结构动态响应的影响时,除主频外,应同时考虑其它占有相当能量比例的优势频率的影响。     

建筑结构对爆破地震的动力响应特性研究

首先分析了建筑结构的爆破地震安全判据的不足和爆破地震与天然地震的特点,然后详细地分析了爆破参量对爆破地震波反应谱的影响和爆破地震频率对建筑结构破坏的影响,并着重分析了建筑结构对爆破地震波主频率的响应特性和爆破地震波主频率的特性及一般规律,最后提出了今后进行建筑结构对爆破地震的动力响应特性研究和爆破地震作用下建筑结构的安全程度评价研究的建议.     

增位型阻尼墙力学模型及跨层减震结构的地震响应分析

提出了一种将增位型黏滞阻尼墙跨层布置的增效耗能减震结构体系。基于能量等效原理,并采用积分的方法建立了增位型阻尼墙的阻尼力和滞回耗能的计算公式,进行了普通黏滞阻尼墙和位移放大3倍的增位型阻尼墙的拟静力试验,在相同的位移幅值和加载频率下,增位型阻尼墙的阻尼力放大4.40倍,耗能平均放大4.41倍。进一步对某30层混凝土框架核心筒结构进行普通阻尼墙与增位型阻尼墙的地震响应对比分析。通过对比分析验证了增位型阻尼墙的减震效果,并且发现增位型阻尼墙跨层布置时的结构附加阻尼比倍数提高,结构响应进一步减小。将增位型阻尼墙跨层布置可取得更优的减震控制效果。     

预裂缝减震作用下爆破地震波的频谱特征分析

研究在微风化花岗岩石场地深孔爆破地震波通过一条长26 m,深7 m的预裂缝振动传播规律.试验数据分析表明,预裂缝的减震效果与测点与预裂缝的减震效果有关.通过对试验中5个测点处不同测点间的振动强度与比例距离的数据回归分析,预裂缝的减震效果具有一个有效作用范围,在比例距离范围为0.031～0.051kg1/3/m时,减震效果为15%～30%.试验中预裂缝对爆破地震波的透射率为19%～31%.频谱分析表明,预裂缝对爆破地震波的振动频率具有选择吸收的作用,相当于一个滤波器.经预裂缝作用下的爆破地震波在近测点处具有2个明显主振频带;随着传播距离的增加,地震波的两主振频带信号开始混叠,频带逐渐接近并表现为一个主振动频带.     

地下厂房开挖爆破地震能量分布特征

利用基于功率谱的爆破地震能量分析方法,针对向家坝隧洞掘进爆破和下部梯段爆破的地震能量分布特征进行了研究,并与天然地震的能量特征进行了对比,分析结果表明：地下厂房开挖爆破地震能量分布对应频带宽度达到了200Hz以上,100Hz以上的能量成分占了超过85％,小于40Hz的能量比例非常小,而天然地震的所有能量均分布在5Hz以内的频段内。在地下厂房开挖爆破振动影响分析计算中,不论在荷载,还是在计算方法的选取上,都应注意到爆破地震与天然地震在能量分布特征上的这种差别。