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.     

结构的滞回耗能特性及其影响因素分析

本文分析了单自由度体系及多自由度均匀剪切型层模型结构在地震地面运动作用下的弹塑性滞回耗能特性及其在地震动输入能中所占比例的影响因素,以期为抗震结构的能量分析方法提供研究基础。     

爆破地震波作用下底层框架砌体结构的动力分析

对爆破地震波作用下底层框架砌体结构进行了动力分析。建立了爆破地震波作用下底层框架砌体结构的时程分析方法。并利用某水电站地下厂房开挖爆破的地震波，对其周边的一栋一托四底层框架砌体结构，进行了实例分析，通过与构造地震波作用下结构的动力反应进行了对比，对其安全性进行了评估。     

爆破地震波作用下砌体结构的动力分析

对爆破地震波作用下砌体结构进行了动力分析，推导了砌体结构层模型的侧移刚度矩阵，建立了爆破地震波作用下砌体结构的时程分析方法。并利用福建周宁水电站地下厂房开挖爆破的地震波，对其周边的一栋五层砌体结构，进行了实例分析，通过与构造地震波作用下结构的动力反应进行了对比，对其安全性进行了评估。     

基于性能的抗震框架位移及滞回耗能反应分析

本文采用基于性能抗震设计分析方法,讨论混凝土框架在罕遇7度和8度地震作用下的位移和能量反应,并与时程分析方法比较,讨论结构的抗震性能以及基于性能的能力谱方法分析混凝土框架结构抗震性能的可行性。     

预压弹簧自恢复耗能支撑恢复力模型与滞回特性研究

为研究新型预压弹簧自恢复耗能支撑结构的自恢复性能和耗能性能,对预压弹簧自恢复耗能支撑在低周往复荷载作用下的滞回特性进行了模拟研究,分析了自恢复耗能支撑旗形滞回曲线的特点,给出了支撑恢复力的计算方法,建立了基于Bouc-Wen模型的预压弹簧自恢复耗能支撑恢复力模型,并与ANSYS数值模拟结果进行了对比,结果表明建立的恢复力模型可准确模拟支撑在动力荷载作用下的力学性能。恢复力-位移曲线整体吻合程度较高,该恢复力模型对自恢复耗能支撑结构的设计及抗震性能研究具有较好的参考价值。     

开孔形式影响装配式耗能支撑滞回性能研究

装配式H型钢腹板开孔耗能支撑是由腹板开孔H型钢和传力槽钢通过螺栓连接组成的新型耗能支撑,可有效避免支撑构件失稳。为了研究腹板开孔形状对这种支撑的耗能性能的影响,进行了装配式耗能支撑试件低周往复加载试验,并采用有限元软件进行了模拟计算。试验结果表明:装配式H型钢腹板开孔耗能支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,变形能力好。在轴向荷载作用下,试件主要依靠开孔腹板孔间板件进入塑性变形耗能阶段,腹板开长圆孔的试件与腹板开椭圆孔的试件孔间板件端部为薄弱部位,腹板开菱形孔的试件孔间板件中间部位为薄弱部位,加载过程中这些部位首先进入塑性变形阶段并最先发生断裂。加载过程中螺栓与槽钢始终处于弹性变形状态。有限元分析表明:改变腹板宽度对于腹板开长圆孔的耗能支撑的承载能力与初始刚度影响最大,对于腹板开椭圆孔的耗能支撑影响最小;改变孔间板件宽度对于腹板开菱形孔的耗能支撑影响较小。改变腹板厚度对于三种腹板开孔形式耗能支撑的承载力与初始刚度影响相近。当试件主体过早失稳,可通过增大高宽比、减小腹板厚度或选用翼缘更大的槽钢来避免。耗能板件螺栓连接部位安全可靠,未见变形或破坏,布置螺栓时孔距不应超过4.5d₀。     

装配式可更换耗能铰滞回性能试验研究

提出一种可恢复功能装配式节点,由可更换耗能铰、约束节点核心区、预制梁柱等组成.可更换耗能铰为人工塑性铰,其滞回性能是装配式节点抗震性能的关键影响因素.将可更换耗能铰设置在装配式节点的预制梁与节点核心区外伸梁端之间,对其进行低周往复荷载作用下的滞回性能试验.在该试验的基础上仅更换耗能铰中破坏的金属阻尼器,进行第二次试验....     

爆破地震波传播特性研究

本文根据李家峡工程爆破震动实测数据 ,研究了在该条件下爆破地震波地表峰值强度的衰减规律 ,得出质点和速度及其频率与药量和距离间的关系式 ;分析了断层对爆破地震波幅值和频率等的影响 ;还研究了爆破地震波在岩体内部传播的规律与特征 ,并与地表波进行比较。     

隧洞爆破地震波作用下临近水电站的安全性评估

为了评估隧洞爆破地震波作用下临近水电站的安全性,结合深溪沟水电站安装间灌浆排水廊道的掘进爆破开挖工程,利用TC-4850测震仪对临近发电厂房、机组及其他重点保护对象进行爆破震动监测。首先将实测数据进行震动波形、时能密度和震速峰值分析,然后采用一元回归方法分析爆破震动衰减规律,预测不同单响药量和不同爆心距下质点震动幅值,通过与国家爆破震动安全控制标准比较,评估爆破震动的安全性。研究结果表明:现场监测结果与回归分析的理论预测结果相吻合,隧洞爆破震动对临近水电站安全运营的影响较小,采用上述分析方法能够合理地评估隧洞爆破地震波作用下临近水电站的安全性。     

隧洞爆破作用下洞内与露天区域振动能量特性分析

运用基于功率谱的爆破地震能量分析方法,对九龙江北引二期改造工程隧洞掘进爆破的洞内和洞口邻近区域振动能量分布特征进行研究.结果表明:洞内振动能量分布极为分散,100Hz以上的能量成分超过75%,而洞口邻近区域振动能量主要集中在主频附近频段内,100Hz以下能量成分达到85%以上.认为对于30 Hz以下能量比例较大的爆破振...     

爆破地震波传播规律试验研究

根据别斯库都克露天煤矿的现场情况,分析爆破地震波在多台阶边坡中的传播规律,对矿区台阶边坡进行爆破振动测试,选取爆破区域上部平台由近到远依次布置的四个振动测试点,共进行爆破振动试验7次,取得5组有效数据.通过对5组振动数据结果进行萨道夫斯基公式回归拟合分析,轴向、径向和垂直方向的振动公式拟合结果的相关性系数R均大于0.8...     

下穿既有环城公路的隧道爆破减振研究

针对下穿既有环城公路隧道爆破产生的振动效应,同时考虑隧道上方公路车辆载荷耦合作用,运用LS-DYNA分别对设置减振孔和未设减振孔两种工况下的隧道爆破进行数值模拟,对比分析对公路的缓冲减振效应。模拟结合实测结果表明:减振孔可使应力大幅波动的时间延后且持续时间缩短,降低应力波和地震波的叠加效应;在减振孔周边,最大减振率约为41.7%,水平方向减振率明显高于垂直方向减振率;公路路面的最大减振率发生在中部,约为19.1%;设置减振孔使公路振速大幅波动的持续时间减少了50%。     

循环爆破荷载作用下小净距隧道围岩累积损伤特性研究

明确多循环爆破推进情况下小净距隧道围岩损伤演化特征有助于施工安全和围岩稳定.依托福州地铁2号线某区段小净距隧道工程,基于LS-DYNA完全重启动技术,结合现场中夹岩声波测试结果,研究循环爆破荷载作用下该区段小净距隧道5个开挖进尺内围岩的累积损伤演化过程.结果表明:围岩损伤范围和损伤程度随爆破加载次数增加而增加,每一循环爆破荷载下各段别均对围岩有不同程度损伤,MS7和MS9段爆破荷载对围岩损伤最大;实测和模拟结果表明在多次爆破后中夹岩体损伤沿测孔深度方向呈圆角的斜"L"形状,近爆破处岩体损伤较大于远爆破侧;在同一监测断面内围岩的累积损伤尤以段间爆破加载损伤程度最大,随着隧道开挖推进岩体的损伤范围逐渐趋于稳定,监测断面9m范围外的爆破扰动基本不再对监测部位围岩造成损伤.研究成果可为现场围岩的加固提供参考,也可为类似工程的提供理论依据.     

不同加载方式下隧道爆破振动特征分析

数值模拟是研究爆破过程的一种重要方法,而模拟爆破结果的可靠性依赖于爆破荷载的加载方式。对几种不同爆破加载方式的要求和特点进行了分析。结合许家坪隧道爆破工程实际,运用ANSYS/LSDYNA动力有限元软件,对三种不同加载方式下的隧道开挖爆破进行了数值模拟,并用现场实测结果进行了对比分析。结果表明:共用节点算法与实测结果最为接近,但计算时间较长,对工程实际中的多炮孔爆破模拟难以实现;炮孔壁上施加三角形荷载与炮孔联心线所在的平面上施加三角形荷载的模拟结果较为接近,两者与实测结果均相差较大,但计算时间及所需内存都较少。对其结果修正后,能达到与实测结果相近的程度。因此,共用节点算法加载方式仅适用于模拟少量炮孔的爆破数值模拟,施加等效荷载方式在模拟实际爆破工程时,适当加以修正,能达到与实际相近的模拟结果。     

台阶法隧道掘进爆破时地表及邻近隧道的振动响应

在隧道掘进爆破设计时,基于最小二乘法,得到了台阶法爆破施工时地表振速的萨道夫斯基公式,并结合数值分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟了爆破振动对邻近隧道的影响。结果表明:地表振动速度随比例距离的增加呈指数形式衰减,上台阶爆破时的K值比下台阶爆破时大,而α值基本不变;邻近既有隧道迎爆侧各测点沿X方向（炮孔径向）振速峰值最大,背爆侧各测点振速峰值最大时的方向是变化的;背爆侧振速峰值远小于迎爆侧,且迎爆侧拱帮位置振速峰值最高,应作为重点支护对象。     

爆破震动能量特性研究

以工程实测爆破震动信号为分析对象,使用EEMD信号分析方法将爆破震动信号分解得到多个固有模态(IMF)分量,在时域、频域进行Hilbert变换求出IMF分量的Hilbert能量,对比分析各IMF分量能量在总能量中所占百分比,研究爆破震动能量在频域、时域的分布规律。在频域能量主要集中在5~40 Hz内,该频带内的能量占总能量的97.55%,在高频和低频能量分布较少,其中大于40 Hz部分能量占总能量的2.2%,小于5 Hz部分能量占总能量的0.25%,表明爆破震动能量是集中分布在某个较窄频带范围内。在时域能量主要集中在0.1~1.0 s范围内,其中,时域的高频能量震动作用时间短、低频能量震动作用时间长,从而揭示了爆破震动强度相同条件下频率越低危害性越大。     

爆破载荷下隧道围岩破坏裂隙范围研究

为确定爆破载荷作用下岩体的裂隙范围，应用摩尔-库伦强度准则确定岩石在冲击波作用下的粉碎区；在考虑粉碎区范围、应力波衰减指数改变和岩石三向受力状态的情况下,用Mises强度准则计算裂隙区范围；在不考虑爆生气体在应力波形成的裂隙区损失的前提下，用岩石的断裂韧性来计算爆生气体充满粉碎区后岩石裂隙的二次扩展范围。通过理论计算与现场声波实测值对比，理论计算值比实测值小8.45%。分析表明，该裂隙范围计算方法合理，并可以对类似工况的裂隙范围进行估算。