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。     

爆破地震波引起结构响应的频率因素分析

不同的频率成分对结构的影响有着显著的差别,与结构自振频率接近的频率对结构破坏起的作用大,相反则小.对地震波的主频变化规律进行了探讨,简化了计算模型,并根据结构响应对不同频率成分的影响进行验证,对爆破地震波中的频率因素进行了分析.最后提出可以采用多主频进行计算以减小误差.     

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。     

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。     

建筑物对爆破振动中不同频率能量成分的响应特征

爆破地震对建筑物的影响实质上是一种能量的传递与转化过程,这种传递与转化的过程受到建筑物动力特性的影响。利用结构动力学理论,结合典型工程实例,研究了建筑物对爆破地震中不同频率能量成分的响应特征,结果表明:建(构)筑物对于爆破振动中的不同频率能量成分存在明显的选择放大效应。在爆破地震中,与结构固有频率相一致的能量成分将被最大程度的放大。在制定爆破振动安全判据时,要将爆破地震自身特征和建筑物动力特性更好的结合起来,重视爆破振动中与建筑物固有频率相对应的能量大小。     

基于小波包变换的爆破地震反应谱分析

爆破地震反应谱理论能够反映爆破振动作用下结构体的动态响应。选取某项目模型试验测试得到的爆破振动加速度信号为研究对象,采用小波包分析方法将振动信号进行分解和重构,得到爆破振动信号的频谱、时频和能量特性。结合反应谱理论得到各节点小波包重构系数的反应谱曲线,反应谱曲线峰值对应的频率与该节点重构小波包系数主频基本一致。当节点频率增大时,反应谱曲线峰值有增大的趋势,且峰值上升和下降部分由缓变陡。将小波包分析方法和地震反应谱理论结合起来,能够得到爆破振动的精细反应谱,为抗爆破振动设计提供了一种新思路。     

爆破振动安全判据浅析

就爆破安全振动的判据标准提出探讨.根据多年的工程实践,如单一考虑爆破的振动速度值的大小,不能全面反映爆破地震对建筑物作用的内在规律.必须考虑建筑物本身的自振频率和爆破地区地震波的频率,因此爆破振动的频响效应是不可或缺的重要因素.     

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.     

竖向钻孔爆破激发振动波频率的衰减特征

如何基于频率有效控制爆破地震效应是近年来爆破工程中的热点问题。基于弹性波动理论,借助动力有限元算法,将竖向钻孔爆破中长柱药包等效为多个单元短柱药包迭加,首先了推导Heelan短柱单元激发应力波频域内解析解,根据单元短柱药包解析解的迭加模型,研究了竖向钻孔爆破激发的振动波频率衰减特征。结果表明:高频对应幅值衰减快于低频对应幅值,爆破振动频谱曲线整体向低频方向偏移,由于高低频对应速度幅值衰减速度的差异和速度幅值谱的多峰结构,主频衰减过程中发生突变,如考虑自由面对地震波传播的影响,主频衰减过程中有波动;质心频率的衰减规律相对平滑稳定。爆破振动主频衰减特征研究为基于频率评价爆破振动安全提供了理论依据。     

地铁产生的环境振动及轨道结构减振分析

以南昌地铁1号线八一广场段为工程背景,对轨道-隧道-大地的三维有限元模型进行动力学分析。分别建立三种道床模型：整体道床、弹性支承块道床和钢弹簧浮置板道床。以振动加速度、1/3倍频程振动加速度级和Z振级作为评价指标,比较不同轨道结构下隧道壁及地面的振动响应。随之减振道床支承刚度的变化,分析道床的自振频率对减振效果的影响。计算表明：列车引起的地面振动主频在40 Hz附近;减振道床的自振频率对减振效果有较大影响;钢弹簧浮置板道床减振效果明显优于弹性支承块道床。     

干扰减振控制分析与应用实例

分析了炮孔波形减振特征,提出了在相同炮孔地质特征区,对预定地域的最优化的有控干扰减振方法;以及双孔为组,组内爆破振动波时移主频半周起爆,孔间短延时最优干扰减振,为减弱波形随机变化的影响,组间合理长延时爆破的可靠起爆方案。提出了从实测多孔波中提取同区炮孔平均子波的"迭后减前"算法和提取子波收敛判据,由此可以从实测多孔波中,计算出真实的起爆间隔时间,炮孔相同波形子波,异频率子波和异振幅子波,为有控干扰减振和炮孔波形分区,准备了必要前提。工业性生产试验和台阶爆破开采结果表明,在炮孔具有前震相的近频衰减子波的易减振区,有前震相和次峰的衰减子波的可减振区,可以采用本文的干扰减振方法,将群孔的地震动降低到单孔爆破振动以下水平。在易减振区和可减振区,子波振幅比kt在1.0⁰.6内变化,不会改变原相同子波的干扰减振效果;干扰两子波的主振相频率比kf在1.00.6内变化,不会改变原相同子波的干扰减振效果;干扰两子波的主振相频率比kf在1.0⁰.9内随机变化,也能干扰减振。     

高层框架楼拆除爆破振动检测与分析

结合3次高层框架楼拆除爆破工程的近距离振动检测,分析了拆除爆破3个振动诱发要素——爆破振动、后坐振动和塌落振动,对各阶段的振动特点进行了比较分析。得到了定向爆破的排间合理爆破时差为0.15⁰.30s,爆破振动强度主要与底层立柱的同段爆破药量相关;远处振动波的各振动元素界限不清,更像一段连续地震。     

高层框架楼拆除爆破振动检测与分析

结合3次高层框架楼拆除爆破工程的近距离振动检测,分析了拆除爆破3个振动诱发要素——爆破振动、后坐振动和塌落振动,对各阶段的振动特点进行了比较分析。得到了定向爆破的排间合理爆破时差为0.15~0.30s,爆破振动强度主要与底层立柱的同段爆破药量相关;远处振动波的各振动元素界限不清,更像一段连续地震。     

地下结构及其围岩爆破地震效应

基于地下结构及其围岩的爆破震动监测,通过峰值质点振动速度及其主振动频率分析,阐述了围岩介质体中爆破地震波的传播规律,以及地下结构与围岩爆破地震效应;并就爆破震动观测结果进行了分析探讨。文中给出了比例药量与距离条件下的峰值质点振动速度衰减经验公式,分析了它们之间的关系,结果显示爆破近区的爆破地震波衰减速度要明显大于较远区域,爆破引起的质点振动速度主频集中在15⁷5Hz,以45Hz最为集中。峰值质点振动速度及其主频与爆破规模与爆心距密切相关,爆破地震波的衰减受传播介质体本身的物理几何特性影响很大。     

地下结构及其围岩爆破地震效应

基于地下结构及其围岩的爆破震动监测,通过峰值质点振动速度及其主振动频率分析,阐述了围岩介质体中爆破地震波的传播规律,以及地下结构与围岩爆破地震效应;并就爆破震动观测结果进行了分析探讨。文中给出了比例药量与距离条件下的峰值质点振动速度衰减经验公式,分析了它们之间的关系,结果显示爆破近区的爆破地震波衰减速度要明显大于较远区域,爆破引起的质点振动速度主频集中在15~75Hz,以45Hz最为集中。峰值质点振动速度及其主频与爆破规模与爆心距密切相关,爆破地震波的衰减受传播介质体本身的物理几何特性影响很大。     

多维爆破地震动作用下框架结构动态响应有限元时程分析

爆破震动的幅值、频率与持续时间是结构爆破震动响应与破坏的重要参数,爆破安全规程规定地面建筑物的爆破震动判据采用质点峰值震动速度和主震频率,但没有指明是三向速度的合速度还是单向速度,给爆破震动判据应用带来不便。文中采用有限元时程分析讨论了不同爆破震动频率速度荷载作用下结构的动态响应,指出在较高频率的爆破震动荷载作用下,框架结构对竖直向地震波响应较大,易在竖直向地震波作用下产生破坏,并可以将三维爆破震动中最大震动速度幅值作为爆破震动安全标准值;在较低频率的爆破地震荷载作用下,震动的水平荷载引起结构的破坏是主要的,应考虑水平最大荷载的爆破震动安全标准值。即结构抗震的安全标准在高频时以垂直荷载速度峰值为准;在低频时以水平荷载速度峰值为准。