地下爆炸波作用下基底滑移隔震建筑-土-隧道相互作用的动力分析

采用子结构耦合法对由隧道及其周围的有限土体、远场半无限土体以及上部基底滑移隔震建筑等三部分构成的体系在隧道内发生意外爆炸时的弹塑性动力响应进行了数值分析;在基底滑移隔震分析中,提出了修正的连续摩擦力模型以取代传统的库仑摩擦力模型,避免了计算过程中跟踪啮合滑移的过渡边界从而可降低计算误差。通过与 Lysmer 透射边界法和修正阻尼透射边界法的数值结果对比分析,验证了本文方法的有效性,其数值结果揭示了在遭受地下爆炸波作用并考虑土-结构相互作用的基底滑移隔震建筑动力响应的内在规律,从而为深入的理论研究与工程实践提供了重要的依据。     

基于指数摩擦力模型滑移隔震结构的动力特性

基于指数摩擦力模型,本文利用预估校正的数值积分方法计算滑移隔震结构的动力响应,分析了地面谐运动下结构的加速度传递率及基底滑移率随频率比的变化规律,并发现滑移隔振结构的振动有振幅跳跃、基底爬行等非线性动力特征。     

不同爆炸荷载下长江隧道的动力响应和损伤分析

运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对长江隧道中的非接触空中爆炸和接触爆炸等2种工况进行数值模拟分析,研究2种爆炸工况中盾构隧道衬砌结构内的能量耗散特性,基于能量原理探讨盾构隧道中衬砌结构各部位的动力响应,明确不同工况中隧道内爆炸冲击波的传播过程,获得隧道行车道板和衬砌结构的损伤特征,研究结果为大型盾构隧道抗爆设计提供理论依据.     

重载铁路隧道基底结构长期动力特性试验研究

针对重载铁路隧道基底结构受列车荷载作用更大的特点,根据付营子隧道现场大型激振试验实现了27 t轴重的重载列车动力加载和长期荷载作用,与远程实测动力数据进行比对验证了试验的客观准确性。讨论了双线重载铁路隧道基底结构在大轴重、高密度的运输环境下由上至下的道床、仰拱填充、仰拱结构和围岩表面的接触压力动力响应和长期变化。研究表明,激振试验能够很好的模拟27 t轴重作用下双线重载铁路隧道基底结构的动力特性,具体表现为各结构表面重载线路轨道下方相应位置的动力响应和长期效应最为明显,且由上至下随竖向深度逐渐减弱。各位置的动压力长期效应受该位置的列车动荷载附加值影响,动力响应越大,长期效应越明显。试验结果可为双线重载铁路隧道基底结构的稳定性评价和设计参数提供理论基础。     

地下隧道内爆炸冲击下地表多层建筑的动力响应研究

该文对带有筏板基础和地下室的多层框架及框剪建筑物在遭受邻近地下隧道内爆炸冲击作用下的动力响应进行了分析研究。采用ABAQUS软件建立了考虑地基土和混凝土等材料非线性的隧道-土体-多层建筑耦合体系的三维数值模型,经与LS-DYNA模型结果的比较分析验证了该文所建体系模型的正确性和有效性。通过大量的算例分析,对隧道内爆炸冲...     

隧道内爆炸作用下衬砌结构损伤机理及抗爆性能研究

为研究隧道内爆炸作用下衬砌结构抗爆性能,采用AUTODYN软件建立炸药-空气-衬砌结构-围岩与土体三维耦合体系模型,并考虑应变率对混凝土材料动力本构模型影响及炸药-空气-结构间流固耦合作用,分析隧道内爆炸荷载作用下衬砌结构动力响应及损伤机理,研究不同炸药量、衬砌结构配筋率及地质条件等对隧道衬砌结构抗爆性能影响。结果表明,隧道内爆炸作用下爆炸荷载存在振荡且沿隧道纵向、径向以不同规律衰减;损伤主要发生在衬砌结构底板、底板与侧帮及侧帮与拱肋连接部位;衬砌结构配筋率越高,围岩质量越好,衬砌结构损伤程度越低,隧道整体抗爆性能越好。     

公路与轨道交通载荷作用下隧道动力响应分析

为研究公路和轨道交通荷载共同作用下隧道的动态响应,本文引入微观交通流模型中的元胞自动机模型来模拟公路车流荷载,利用多体动力学模型来模拟轨道车辆荷载,以上海某公铁两用隧道为例建立隧道-土体系统的三维动力有限元模型,对公路和轨道交通载荷单独作用及共同作用时的隧道动力响应进行分析,获得了公铁两用隧道的动力响应规律,为其设计提供参考。     

自然通风隧道内爆炸冲击波传播特性研究

自然通风隧道节能环保,是当前城市地下交通建设积极采用的一种隧道形式。针对自然通风隧道的特点,采用数值模拟方法计算了自然通风隧道内爆炸流场,分析了通风口面积大小和炸药离通风口距离对隧道内爆炸流场的影响。研究表明在隧道内发生爆炸时通风口有泄压效应,通风口面积和离炸药距离增大均会引成隧道内爆炸冲击波到达时间延长和超压峰值减小。采用量纲分析方法得到了自然通风隧道内超压峰值衰减的计算模型,并利用计算数据拟合得出了超压峰值衰减经验公式。     

爆炸载荷下建筑物动态响应的数值分析

为了研究建筑物在爆炸载荷下的动态响应,采用有限元的方法对近距离爆炸对建筑物的破坏效应进行了数值模拟研究。建立了一个七层七跨的钢筋混凝土(带门窗)结构建筑模型,对800 kg TNT炸药在正面及侧面不同距离处爆炸时建筑物的响应特性进行研究,得出了每种工况下建筑物不同位置处压力、速度、加速度及位移随时间变化曲线。为建筑物在外爆炸作用下的破坏效应评估提供了重要的参考。     

新建隧道上跨既有隧道爆破振动响应研究

以福平铁路新鼓山隧道开挖工程为例,采用FLAC3D软件对其下部既有隧道的振动响应进行了模拟。将MATLAB与FLAC3D软件联合应用,以爆破作用下岩石模拟振动信号与实际监测信号的误差作为适应度函数,采用PSO算法优化反演出无规律爆破参数和岩石振动阻尼参数,实现模拟参数的自适应选取,解决实际模拟中参数难确定的问题。实际结果表明,上述MATLAB-FLAC3D结合的方法是可行的,不仅可以研究既有隧道对上跨隧道爆破的振动响应,还可以显著提高岩体爆炸效应数值模拟结果的精度,实现隧道振动响应的预测。     

Dynamic response analysis of a building structure subjected to ground shock from a tunnel explosion

Dynamic responses of a multi-storey building without or with a sliding base-isolation device to ground shock induced by an in-tunnel explosion are numerically analyzed in this paper. The effect of an adjacent tunnel in between the building and the explosion tunnel, which affects ground shock propagation, is also considered in the analysis. Different modeling methods, such as the eight-node iso-parametric finite element and mass-lumped system, are used to establish the coupling model consisting of the two adjacent tunnels, the surrounding soil medium with the Lysmer viscous boundary condition and the multi-storey building with or without the sliding base-isolation device. In numerical calculations, a continuous friction model, which is different from the traditional Coulomb friction model, is adopted to improve the computational efficiency and reduce the accumulated errors. Some example analyses are subsequently performed to study the response characteristics of the building and the sliding base-isolation device to ground shock. The effect of the adjacent tunnel in between the building and the explosion tunnel on the ground shock wave propagation is also investigated in the study. The final conclusions based on the numerical results will provide some guidance in engineering practice.     

基于小波、小波包两种方法的爆破振动信号对比分析

在小波、小波包的理论基础上,结合某市城市建设中基岩爆破中振动监测数据,采用这两种方法对同一爆破振动信号在信号去噪、对细节信号的处理、信号的分解与重构方面将两种方法的应用和效果进行了对比。分析表明,采用小波包技术研究爆破地震波信号比小波分析技术有更强的灵活性,能更加完整地反映爆破振动信号的特征。     

爆炸荷载作用下坑道结构振动响应及影响因素分析

根据爆炸荷载条件下的模型坑道试验,运用LS-DYNA显式动力分析软件,对试验中典型坑道段在顶爆和侧爆作用下的动力响应进行了数值模拟计算,研究了模型坑道结构在爆炸荷载下的最大振动加速度分布特征,并与试验结果进行了对比验证。结果表明,计算结果和实测结果基本吻合,能够真实反映爆炸荷载下坑道结构的振动响应。最后对不同单个影响坑道振动的截面形状参数进行了一系列数值计算,分析了在相同爆炸荷载下单个特定参数对坑道振动影响规律。     

地铁列车运行引起的振动对精密仪器影响的预测研究

采用一种动力有限元数值模型,并结合道路交通现场振动测试,对北京地铁8号线列车运行对邻近地铁线路的某科研楼内精密仪器的振动影响进行了预测研究,并比较了普通无砟轨道和浮置板轨道两种工况下楼内外的振动响应。提出了该有限元模型的网格划分、边界条件、阻尼施加等建模原则,采用实测的钢轨振动加速度计算而来的动态轮轨力作为该模型上的激励力。结果表明：采用该动力有限元模型可以有效地预测地铁列车运行引起的振动;浮置板轨道是一种有效的减振措施,在其工作频段内有显著的减振效果,但对低频振动没有减振效果,而且在其自振频率处还有一定的放大作用;地铁8号线开通后,地铁列车振动再叠加上道路交通引起的振动会对科研楼内部分精密仪器的正常工作造成一定的影响,仪器基座处可采取相应的隔振措施来减小这部分振动。     

爆炸荷载作用下地铁隧道的冲击反应研究

随着地铁的大规模兴建,地铁隧道的抗爆防护研究成为一个迫切需要解决的问题。针对南京地铁区间隧道的实际工程地质条件,建立了地铁隧道的冲击反应计算模型和各种材料的模型,采用流固耦合算法, 对10kgTNT炸药作用下地铁隧道的冲击反应进行了全面研究。研究结果表明,隧道衬砌的速度和加速度变化与超压有关,随着距爆心距离的增大,爆炸冲击波对衬砌结构的影响逐渐减弱,而且在爆炸的初始时刻,隧道衬砌处于受拉状态,随着时间的推移,超压峰值逐渐衰减,隧道衬砌则由受拉状态变为受压状态,并逐渐趋于稳定,从而为地铁隧道的抗爆防护和应急预案的制定提供了依据。     

《不同隧道断面结构处的地表振动分析》

地铁列车的振动对隧道周围土体强度和变形有较大的影响。本文以北京地铁5号线的隧道尺寸和土质特性为研究背景,用有限元软件对圆形隧道和矩形隧道在相同列车振动荷载作用下的动力响应进行计算,给出了隧道周围土体的变形情况和地表位移。并将这两种断面的有限元计算结果进行比较和分析,为以后的工程设计提供依据。     

跨度对坑道抗爆震塌破坏影响的数值分析

采用LS-DYNA非线性有限元程序对炸药在岩石坑道上方封闭爆炸使坑道震塌堵塞的效应进行了数值模拟,得到了坑道跨度变化时结构应力、应变的变化规律,演化了结构从弹性、塑性、开裂、震塌的整个过程.计算得出,当其它条件一定时,坑道的跨度从小到大,局部震塌区由小到大再有所减小,最后趋向于稳定值;而坑道的整体破坏特征(非震塌区)明显加重.     

风致积雪漂移堆积效应的研究进展

屋盖表面的雪颗粒在风力作用下发生复杂的漂移堆积运动,对建筑结构、交通、环境等方面造成很大的影响。雪粒在风力作用的运动形式包含蠕移、跃移、悬移运动以及雪粒与地表的碰撞运动。从实地观测、风洞试验和数值方法等方面详细评述了风致积雪的漂移堆积效应研究进展:通过实地观测细致分析了临界摩阻速度,并建立了计算雪流量的理论模型;风雪两相运动的风洞试验涉及相似参数多,该文根据前人经验总结了可以放松的相似参数,并指出了试验中的技术难点;数值研究方面一般基于Euler-Euler方法进行模拟,越来越多的因素在数值模拟中得到考虑。通过上述三方面的总结分析:指出了目前风雪研究中的不足之处,给出了今后研究的建议。     

基于T-S型模糊逻辑的半主动摩擦阻尼器对非线性结构的振动控制

采用T-S(Takagi-Sugeno)型模糊逻辑调节半主动摩擦阻尼器正压力的方法对非线性结构的振动控制问题进行了研究。首先,建立了采用连续Bouc-Wen滞回模型的非线性结构控制系统运动方程,运用时程分析法确定了小震下摩擦阻尼器的初始滑动力,然后在建立半主动控制策略的基础上,采用T-S型模糊逻辑调节作用在半主动摩擦阻尼器上的正压力,实现对非线性结构的振动控制。数值分析结果表明,该方法能有效地减小非线性结构在地震激励下的峰值响应。