移动荷载作用下隔振沟隔振性能数值模拟分析

基于动力学方程及波动理论,采用有限元软件ANSYS建立移动荷载-层状地基土的有限元模型,对移动荷载作用下隔振沟的隔振性能进行数值模拟分析。为了避免人工截断地基土边界造成波的反射对模拟结果的影响,在模型周围施加粘弹性人工边界条件。本文主要考虑隔振沟的深度和位置对其隔振性能的影响。分析总结振动的响应规律,为隔振沟隔振提供参考依据。     

中南剧场隔振措施分析

中南剧场作为第八届中国艺术节演出场地之一,对剧场声环境有较高的要求。环评报告指出:轨道交通引起的剧场内的结构噪声不满足噪声评价曲线NR-25小于30 dB(A)的规定。使用线性回归分析方法,得到了拟建场地环境振动的振级衰减回归曲线,使用Ansys有限元软件对拟建场地的环境振动进行了三维有限元数值模拟,利用桥墩处的振动数据作为输入载荷,模拟结果的振动衰减规律与实测结果相同,证明模型是可靠的。根据工程实际情况,分别建立了三种减振隔振措施的有限元模型。数值计算结果表明,连续墙加减振材料的隔振效果较好。     

联结式排桩隔振系统及其数值模拟

在低频入射波作用下,传统的自由式排桩结构的隔振效果并不理想。基于此,提出了一种新型的排桩隔振结构,即联结式排桩,并建立了数值模型对其隔振效果进行数值模拟。为了建立联结式排桩的隔振计算模型,利用序列Fourier变换及边界元方法,建立了波数域内桩-土耦合的边界元模型。基于上述边界元模型,利用桩顶和梁端的联结条件,波数域内的周期性条件及上部联结梁的传递矩阵,建立了波数域内联结式排桩的计算模型。对排桩波数域内的解进行序列Fourier逆变换,即得空间域内排桩的解。基于所建立的模型,本文研究了在圆形载荷作用下,单排及双排联结式排桩的隔振效果。数值结果表明,联结式排桩的隔振效果要明显优于自由式排桩,因此,联结式排桩是一种更为有效的隔振设施。     

车辆动荷载作用下隔振沟响应增强区数值分析

基于动力学基本方程,运用有限单元法(FEM)和NEWMARK隐式积分方法,对车辆荷载(FWD荷载)作用下明沟隔振结构附近振动响应增强区的分布范围特征及其增强效应进行了弹塑性数值分析。考虑到人工截断边界上波反射对计算结果的影响,分别用传递边界和半无限单元来处理侧面和底面边界。文中主要考虑了隔振沟位置、隔振沟深度和宽度三个主要影响因素,并在计算结果的基础上分析总结了他们对隔振沟响应增强区的影响规律。     

高架轻轨运行激励下建筑物隔振有限元分析

高架轻轨运行引起的剧场内结构噪声将超过33dB(A),不满足噪声评价曲线NR-25小于30dB(A)的规定。利用实测桥墩处的加速度数据作为输入载荷,使用ANSYS有限元软件对拟建场地的环境振动进行三维有限元数值模拟,模拟结果与实测结果吻合,表明有限元模型是可靠的。建立了采用钢筋混凝土连续墙隔振措施的有限元分析模型,数值计算结果表明隔振效果较好,可以保证剧场的正常使用。     

面板堆石坝模型动力破坏试验与数值仿真分析

通过类比试验方法 ,观察、比较了振动台上面板堆石坝和普通堆石坝的破坏过程及其破坏性态 ,分析了面板对坝坡稳定性的影响。由于堆石颗粒之间以及堆石体与面板之间的位移不连续 ,采用非连续变形分析方法对两种模型坝进行了数值模拟 ,结果表明 :数值模拟的结果与振动台模型试验的结果很相似 ,从而从模型试验和数值仿真分析两个方面探讨了地震时面板堆石坝的破坏过程及其破坏形态 ,对面板坝的抗震设计提供了依据。     

地铁引起建筑结构振动及室内辐射噪声的数值分析

针对地铁沿线建筑物室内振动与二次辐射噪声问题,采用数值方法建立了建筑物有限元模型与建筑物室内声学边界元模型,研究建筑物振动与二次辐射噪声规律;同时,结合工程实测数据,对数值模拟结果进行比较研究;采用间接边界元法分析了室内二次辐射噪声响应及其空间分布特性,并与实测点声压进行比较。     

水平激振下波阻板主动隔振试验与数值计算

通过现场试验对水平激振下层状地基中混凝土波阻板的实际隔振效果及波阻板埋深对隔振效果的影响进行了研究,并将实测位移振幅随距离变化曲线与以薄层法格林函数作为基本解的半解析边界元计算结果进行了比较。研究结果表明,水平激振情况下,具有合理埋深的混凝土波阻板可以有效减少振动输出,获得理想的隔振效果;减小波阻板埋深是提高隔振效果的一项有效措施;半解析边界元法的计算结果与实测结果较为一致,证明了该数值方法的可靠性。     

海洋平台阻尼隔振减振原理及振动控制效果分析

导管架式海洋平台是海洋钻采应用较为广泛的一种平台结构形式,笔者研究了导管架式 海洋平台结构阻尼隔振原理及振动控制效果.分析和研究了导管架式海洋平台结构采用阻尼隔振 技术的基本原理,建立了导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系简化计算模型,推导了简化模型结 构第一振型阻尼比的计算公式.研究了隔振层参数当结构阻尼比的关系以及它们对结构整体和隔 振层层间相对位移的控制效果,进行了在波浪力工况和地震工况下的数值模拟.结果表明,阻尼隔 振方案是导管架式海洋平台的一种有意义的减振措施,当阻尼隔振层刚度较大时,可以有效控制 平台结构的振动.     

弹簧隔振层在某民用工程整体隔振施工中的应用

某民用建筑紧邻运营地铁线路,为确保地铁经过时,减轻地铁振动对该建筑的影响,通过有限元数值模型计算,确定采用弹簧隔振器进行整体隔振.结合工程实际,详细介绍了国内首例民用工程采用整体隔振技术中弹簧隔振层施工技术,重点叙述了施工工序、支撑系统设计搭设、弹簧隔振器安装等施工工艺和采取的措施.监测结果表明:弹簧隔振器已经起到隔振控制的作用.     

子结构隔震的巨型框架结构地震反应分析与振动台试验研究

为考察基于子结构隔震的巨型框架结构的实际振动控制效果,对一巨型框架结构和采用子结构隔震的巨型框架结构进行数值分析和振动台试验。介绍了巨型框架结构原型,采用有限元方法对巨型框架结构和采用子结构隔震的巨型框架结构进行分析,研究子结构隔震技术对外部主框架和内部子框架的地震反应控制效果。介绍了缩尺模型结构及其试验方案,对其进行了模拟地震的振动台试验,测量和分析了主框架和子框架的地震反应。有限元分析和振动台试验结果表明：子框架隔震后,巨型框架结构的基本周期得到延长,但隔震结构前6阶振型的振动都是以子框架振动为主,而非隔震结构前6阶振型的振动都是以主框架的振动为主。子框架隔震后,主框架和子框架的地震反应都显著减小,位置较低的子框架2的地震反应及其隔震效果一般要比上部子框架3的大。隔震子框架的变形主要集中在隔震层上,但隔震层变形小于主、子框架间的隔震缝宽度。     

橡胶气囊在地基强夯加固中的隔振效果及 隔振参数优化

通过强夯室内模型试验研究橡胶气囊的隔振效果并对其隔振参数进行优化; 采用单因素分析方法,依次开展不同隔振宽度、隔振距离、隔振长度、隔振深度的橡胶气囊室内模型试验; 通过检测隔振板两侧质点振动最大加速度分析橡胶气囊隔振板的隔振效率,研究不同隔振参数对橡胶气囊隔振效率的影响规律。结果表明:1 500 kN·m夯击能下橡胶气囊具有良好的隔振效果; 隔振宽度对橡胶气囊的隔振效果基本没有影响; 当振源与两传感器测点的距离相同时,隔振距离对橡胶气囊的隔振效果也基本没有影响; 隔振长度在12 m范围内和隔振深度在6 m范围内对橡胶气囊的隔振效果影响较大,且二者超出各自范围后隔振效果增加不显著; 隔振深度对橡胶气囊隔振效率的影响程度要高于隔振长度对橡胶气囊隔振效率的影响程度; 1 500 kN·m夯击能下橡胶气囊隔振的最佳隔振参数为隔振长度12 m,隔振深度6 m,隔振宽度和隔振距离根据现场条件确定; 通过强夯现场试验验证了1 500 kN·m夯击能下橡胶气囊的隔振效果优于碎石填充沟的隔振效果,且橡胶气囊的隔振效率约为空沟隔振效率的95%左右; 相关成果可为地基强夯加固振动控制技术的应用提供参考。     

新型三维隔震礅振动台试验与数值分析

研究了一种以竖向圆柱螺旋压缩弹簧为隔震单元的新型三维隔震礅,介绍了隔震礅的构造和工作原理,通过静力试验确定三维隔震礅的竖向以及水平向刚度,在此基础上通过振动台试验研究了这种三维隔震礅的隔震效果。为定性研究三维隔震礅,采用VB编制计算程序对三维隔震礅的隔震性能进行数值分析,在加速度时程分析的基础上对单向与双向地震波作用下的梁端内力进行分析。振动台试验结果表明:三维隔震礅竖向以及水平向隔震系数均低于0.4,证明三维隔震礅具备良好的隔振性能。数值分析结果表明:在单向地震波作用下,隔震礅隔震系数低于0.4,双向地震波作用下,隔震礅隔震系数均低于0.6,证明三维隔震礅具有优秀的隔震效果。内力分析结果表明:竖向地震作用不可忽略。由此可知这种三维隔震礅具备良好的隔震效果,该新型三维隔震礅构造简易、效果良好,适于广大农村地区推广。     

三维层状地基排桩远场被动隔振分析

 屏障隔振是治理振动污染一种极为有效的手段,被广泛应用到工程实际中,但目前关于屏障隔振的研究主要基于弹性均质半空间条件,而对更符合实际的层状地基屏障隔振问题则鲜有报道,尤其是层状地基中复杂的三维非连续屏障隔振问题。将三维直角坐标下的二次形函数薄层法基本解答代入弹性动力边界积分方程,得到薄层法半解析边界元法,分析不同桩长和不同桩土剪切模量比对排桩隔振效果的影响。结果表明：(1) 上软下硬层状地基中的排桩被动隔振,排桩的有效深度为2.5左右,远大于排桩在均质地基中的有效深度1.0;(2) 对于上硬下软层状地基,排桩的有效深度为2.0左右,小于上软下硬地基中排桩的有效深度;(3) 当桩与表层土剪切模量比5≤G*≤30时,随G*的增加,排桩隔振效果增加明显。     

基于准零刚度特性的结构竖向隔振系统研究

基于准零刚度的原理,提出将并联碟形弹簧和线性压缩弹簧的准零刚度系统用于建筑结构竖向隔振。基于系统的位移-回复力关系,建立了隔振系统竖向运动控制方程,采用谐波平衡法求解了系统的幅频响应和传递率。通过数值仿真对理论推导进行了验证,并根据传递率的变参数分析结果,探讨了系统不同激励幅值引起的频率偏移,以及不同阻尼比对传递率曲线的影响。由准零刚度系统和等效线性系统的传递率曲线对比,证明了与等效线性隔振系统相比,准零刚度系统具有更低的隔振起始频率和更小的传递率优势。通过OpenSees软件的二次开发,实现了准零刚度系统的数值本构模型。基于数值本构模型开发,对采用准零刚度系统的竖向基础隔振结构进行了地震和地铁振动输入下的响应时程计算,验证了准零刚度系统的竖向隔振效果。     

基于三维隔震的巨子结构多维地震反应分析

为解决高层结构三维隔震的难题,针对一种巨子结构和基于子结构三维隔震的巨子结构进行振动台试验和三维地震作用下的数值分析。首先介绍了巨子结构的原型结构、缩尺模型结构和振动台试验方案。随后进行了模型结构振动台试验,测量和分析了结构的地震响应,并与数值分析结果进行了对比。最后对原型结构进行了三维地震作用下的地震反应数值分析。试验及数值分析结果表明：在子框架底部设置三维隔震支座不同于基础隔震的形式和减震机理,但仍延长了整个结构的水平和竖向自振周期。数值分析结果与试验结果吻合较好,误差较小。隔震子框架对各类场地地震动作用下的主框架三维地震响应具有明显的调谐减震作用。三维隔震支座对各类场地地震动作用下的子框架三维地震响应具有显著的隔震作用。罕遇地震作用下的隔震层位移反应没有超过隔震缝宽,子框架不会与主框架发生碰撞。     

排桩隔振试验分析

基于实体桩现场测试试验的基础上,研究了饱和土地基中非连续屏障对振动的隔离,分析了饱和土体渗透性对非连续屏障隔振效果的影响,研究表明在一定条件下,实芯桩的桩径对隔振有一定影响,随着桩径的变大,隔振效果逐渐变好,通过动态分析测试系统对测点三个方向检测,可得振动对于场地在三个方向上的影响是不一样的,对于两排组合桩与单排桩的比较,本试验组合桩的隔振效果比单排桩效果大致相差不大。     

Numerical study of isolation in the backfill zone of foundation pit method to reduce railway generated vibration in high‐rise buildings

The conventional methods to reduce building vibration include isolation of vibration sources, isolation of buildings, and setting trenches in the propagation path. However, it is evidenced that these methods are not feasible for high‐rise buildings in crowded urban areas. This paper proposes a new method to reduce vibration for high‐rise buildings by using the existing construction backfill zone, the isolation in the backfill zone of foundation pit (IBF). Numerical analyses were first carried out to obtain a realistic excitation time history, and a finite element–infinite element model was developed and calibrated using test data from an actual building site. The contributions of the basement sidewalls and foundation slabs to floor vibration and the influence of infill material properties are investigated. Lastly, a composite isolation layer was suggested to provide both sufficient restraining effects to the building foundation and satisfactory vibration isolation. The analyses confirmed that the proposed IBF method reduces ground‐borne vibration in high‐rise buildings by up to 66% when railway is on the ground.     

铁路振动作用下双排桩屏障隔振性能试验研究

为研究铁路应用双排桩屏障的隔振性能,基于铁路振动产生的弹性波传播特性,通过场地试验测得激振频率10Hz下地表振动加速度幅值,以双排隔振桩屏障中归一化桩间距、归一化排间距、排桩数量以及排桩布置形式为变化参数,研究改变双排桩几何参数对其隔振效果的影响。试验结果表明：随桩间距的增大,排桩屏障的隔振效果逐渐减弱。当归一化桩间距不小于3.0时,排桩屏障逐渐失去其整体隔振作用;当归一化排间距为3.0时,排桩屏障可以获得较优的隔振效果,其有效隔振面积百分比在19.52%~68.89%;随着排桩数量的增加屏障有效隔振面积随之增大,排桩数量由8增至10时,有效隔振面积百分比增大0.87%~4.74%,可以使更大区域范围达到隔振要求;当屏障整体桩数相同时,采取菱形布置形式的隔振屏障比矩形的隔振效果好,菱形布置较矩形布置有效隔振面积百分比增加1.20%~5.01%。