单质点弹性体系建筑结构的爆破地震动力响应分析研究

目前爆破地震效应研究主要集中在爆破地震波在岩土介质的传播规律和爆破振动实测数据的经验公式回归分析等方面的研究,而对爆破地震作用下的建筑结构的动力响应研究很少.建筑结构的爆破地震动力响应分析属于结构动力学的范畴.这里运用结构动力学理论,对单质点弹性体系建筑结构的爆破地震动力响应进行了研究,建立了单质点弹性体系建筑结构的爆破地震运动方程,并导出了单质点弹性体系建筑结构的爆破地震运动方程的解,最后给出了反应谱法求解爆破地震作用力的计算公式.这些研究成果为爆破地震作用下建筑结构的动力响应特性及其安全评估分析提供了一定的理论基础.     

爆破地震荷载作用下建筑结构的动力响应分析

建筑结构在爆破地震荷载作用下的动力响应,是爆破安全设计和建筑物防护的重要依据。以某次爆破工程实测地震波为基准输入参量,采用ANSYS/LS-DYNA构建数值分析模型,分析了4层建筑结构在不同爆破震动速度和主频下的动力响应特性。结果表明:结构的振动速度和位移均随爆破震动速度的增大而增大,结构底部的应力和应变高于上部,结构各部分振动速度随高度的增加具有不同程度的放大作用;爆破震动主频与结构固有频率越接近,结构物的振幅就越大。     

多质点弹性体系建筑结构的爆破地震动力响应分析探讨

目前爆破地震效应研究主要集中在爆破地震波在岩土介质的传播规律和爆破振动实测数据的经验公式回归分析等方面的研究,而对爆破地震作用下建筑结构的动力响应研究较少.运用结构动力学理论,对多质点弹性体系建筑结构的爆破地震动力响应进行了研究,建立了多质点弹性体系建筑结构的爆破地震运动方程,并导出了多质点弹性体系建筑结构的爆破地震运动方程的解,最后给出了求解爆破地震作用力的计算公式.     

建筑结构爆破地震反应弹塑性精细时程分析

根据爆破的地震影响下的建筑的结构安全方面评价的分析,提出使用时程的分析方式进行整体的评价爆破方面的地震波安全程度,成立比较精确的结构弹塑性方面的动力研究结构的方式,制定了建筑结构中的爆破地震的反应中弹塑性的时程研究过程。本文就建筑机构爆破地震反应弹塑性精细时程进行分析。     

爆破震动对邻近建筑物的危害

在广州数个临近建筑爆破实例的基础上 ,对点源爆破地震波辐射时程效应进行了理论分析 ,并以模拟调整的实测爆破地震波 ,应用时程分析法计算了建筑结构和非结构的地震响应。在使用超过安全规程允许的药量进行临近建筑的浅眼爆破时 ,除了利用计算方法校验爆破震动对建筑物的影响外 ,还应采取稳妥的试爆措施 ,并配合薄弱结构处的震动监测 ,才能确保爆破安全。利用本文推荐的方法 ,解决了建筑物附近爆破的设计与施工问题     

爆破震动对邻近建筑物的危害

在广州数个临近建筑爆破实例的基础上 ,对点源爆破地震波辐射时程效应进行了理论分析 ,并以模拟调整的实测爆破地震波 ,应用时程分析法计算了建筑结构和非结构的地震响应。在使用超过安全规程允许的药量进行临近建筑的浅眼爆破时 ,除了利用计算方法校验爆破震动对建筑物的影响外 ,还应采取稳妥的试爆措施 ,并配合薄弱结构处的震动监测 ,才能确保爆破安全。利用本文推荐的方法 ,解决了建筑物附近爆破的设计与施工问题     

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。     

频率对爆破地震作用下结构的动力响应的影响研究

基于结构动力学理论分析了结构在爆破地震作用下的动力响应,发现结构位移响应函数包含结构自振频率和爆破地震谐波频率因子.在此基础上提出了"频比系数"和"结构振动敏感谐波"2个概念.理论分析表明,爆破地震频率和结构自振频率对结构振动响应的影响可以综合为频比系数对结构振动响应的影响,并且这种影响是通过由于频比系数值的改变引起振幅放大系数值的变化而实现的;在所有的爆破谐波当中,结构振动敏感谐波引起的结构振动响应最大,且结构振动响应的主频与其振动敏感谐波的频率相同;在实际工程中,不仅要求显著频率段和主频要远离结构固有频率,而且还应尽可能使显著频率段的谐波频率和主频高于结构固有频率.最后,提出了将频比系数纳入爆破振动安全评估指标的构想.     

二维爆破地震波作用下三自由度弹性结构的动力响应

以二维爆破地震波作用下的三自由度弹性结构体系为研究对象,运用Matlab编程实现用时程分析方法求解该体系的动力响应。通过分析各种情况下的结构响应幅值结果,探讨了爆破振动幅值、频率、持续时间等爆破振动三要素对二维爆破地震波作用下三自由度弹性结构动力响应的影响,并得出一些有益的结论。可为建立多维爆破地震波作用下结构物的多参数安全判据,提供参考。     

二维爆破地震波作用下三自由度弹性结构的动力响应

以二维爆破地震波作用下的三自由度弹性结构体系为研究对象,运用Matlab编程实现用时程分析方法求解该体系的动力响应。通过分析各种情况下的结构响应幅值结果,探讨了爆破振动幅值、频率、持续时间等爆破振动三要素对二维爆破地震波作用下三自由度弹性结构动力响应的影响,并得出一些有益的结论。可为建立多维爆破地震波作用下结构物的多参数安全判据,提供参考。     

基于反应谱分析的建(构)筑物爆破振动响应安全评估方法研究

利用大量爆破振动实际监测数据,对爆破振动速度反应谱谱面积SR与爆破地震波信号各特征量进行了关联分析,研究了SR对建筑结构振动损伤的影响和关联。研究发现SR值能较全面地反映爆破振动的综合作用效果,以及结构动力特性对结构振动破坏的影响。根据研究结果,提出了用SR作为爆破振动安全评估特征值的爆破地震效应评估新方法。132组爆破振动数据的计算与分析表明,SR>5.5时爆破地震波将对一般民房结构产生破坏的概率显著增加,可将[SR2]≤5.5作为二类建(构)筑物爆破振动破坏安全判据标准的补充。在此研究的基础上,通过引入建(构)筑物爆破振动反应谱安全系数Prs的概念,初步建立了以SR为特征值,考虑爆破振动综合作用效应和结构振动特性的爆破振动安全统一判据。     

一个生产爆破管理系统的开发

在露天矿生产爆破数据库基础上 ,结合宜阳矿的实际 ,分析了数据库管理系统的功能和结构。通过上述工作 ,为宜阳矿开发了一个生产爆破管理系统 ,实现了某些功能如生产爆破数据的处理、综合利用、查询以及报表打印等的计算机管理 ,为该矿的生产和管理部门提供了现代化的管理手段和决策依据     

框架结构楼房爆破震动响应的数值模拟

为研究框架结构在爆破震动下的震动响应特性,利用ANSYS/LS-DYNA显示动力分析软件,对某框架结构进行了模态分析与动力响应分析。得到了该建筑结构的自振频率小于10 Hz,低频爆破地震波是引起结构振动、变形的主因;对结构受距离20 m基坑爆破的振动影响进行了模拟,计算所得的距爆源最近点震速和实测震速基本吻合;分析了建筑结构不同楼层的爆破振动规律,表明建筑结构的垂直向速度响应大于水平向速度,20层的高层建筑结构随着楼层高度增加,在1~6楼出现了振动速度局部放大现象。裙楼楼顶(距爆源最远处)出现整个结构最大速度峰值。在城市复杂环境进行爆破施工时,对周围建筑结构的安全监测,不能只对距爆源最近地表进行振动监测,须注意高层建筑结构内部的局部放大效应。     

爆破振动作用下单层砖混房屋结构的动态响应

以单层砖混房屋为研究对象,应用有限元软件ANSYS建立了单层砖混房屋的数值模型。将实测地震波输入模型,分析了地震波引起的房屋结构的位移特征。根据小波包原理分析了实测房屋框架柱频域能量,构造了3种谐波加载到房屋模型,研究不同频域下房屋结构的速度响应。计算结果表明,单层砖混房屋的底部与顶部位移较大,门窗附近位移较为明显,框架柱顶端位移最大。实测发现,地基和建筑各结构能量大部分集中在7.81~37.50 Hz。构造了5、10、25 Hz 3种频率的地震波,加载到模型后发现,在高频爆破振动下,单层砖混房屋后山墙较前山墙受爆破振动影响较大;门窗与框架柱之间容易产生超越安全允许振速的情况;分析了后山墙左侧窗上带测点的频域分布,发现频带能量主要分布在0～15.63 Hz区间。     

隧道爆破地震波下砌体建筑物滞回耗能特性研究

通过研究隧道爆破地震波下砌体建筑物的滞回耗能特性,为爆破安全提供更充分的指导依据。对隧道爆破地震波下SDOF体系的某砌体建筑物的滞回耗能进行了相关性研究。基于不同爆心距下隧道爆破地震波实测振速,基于MATLAB编程,研究了爆心距对滞回耗能的影响,同时通过改变加载到模型上地震波荷载的振幅、频率及持时特性,研究了隧道爆破地震波三要素以及结构参数(固有周期、阻尼比)对滞回耗能的影响,并与天然地震波下滞回耗能进行了对比。结果表明:爆心距对滞回耗能有着显著影响,二者近似成反比例关系。不论是高频高振幅的爆破地震波还是低频低振幅的天然地震波对砌体建筑物滞回耗能有着相似的影响规律,但天然地震波下更注重的频率的影响,而爆破地震波下需更注重的是振幅的影响。结构物阻尼比对滞回耗能的影响较为显著,具体表现为阻尼比越大,滞回耗能值就越小,建议适当改变建筑材料物理力学性能进而增大其阻尼,提高其抗震性能。     

下穿既有隧道爆破振动响应研究

以沪昆客专贵州段小高山隧道泄水洞下穿既有高铁隧道正洞爆破施工为工程实例,在泄水洞开挖下穿既有铁路隧道时,为确保既有隧道结构安全和爆破振动影响问题,采用稳健回归和小波包等分析技术,研究了在既有隧道正洞内设置沙质缓冲层,其在下穿隧道施工中爆破地震波特征和传播机制。结果表明:主频率分布范围较广;缓冲层有效地吸收了大部分高频带能量,到达既有隧道结构的能量主要集中在第2~第4频带部分,振动速度峰值降低了34%左右,各方向的主振频率主要位于5~70 Hz的中低频范围;切向的能量占主要优势,须重点关注。研究为下穿既有隧道正洞施工,保证其结构安全和沉降满足要求奠定了理论基础,该成果可为类似下穿隧道工程和小距离隧道工程爆破振动控制提供参考。     

高层建筑在爆破地震波作用下振动传播规律

为了解决爆破地震波对高层建筑影响的问题,基于爆破地震波的特征及相关因素,以贵阳市观山湖区某一道路爆破工程为例,通过爆破振动现场测试,分析了爆破地震波作用下高层建筑结构振动传播规律。结果表明:爆破地震波作用下测点的垂向振动速度恒大于切向和径向振动速度;随着距爆源高差的增加,爆破振动速度逐渐增大;随着距爆源水平距离的增加,爆破振动速度逐渐减小。通过拟合分析,得出衰减系数α随着高差的降低也逐渐减小;高程影响系数在测点和爆源最大高差时最大。     

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。