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。     

带限位器滑移隔震砌体结构考虑竖向地震作用影响研究

本采用多质点层间剪切型模型，建立了带限位器基础滑移隔震多层砌体结构在考虑竖向地震作用影响下的运动微分方程及滑移与啮合状态判别准则。研究表明，竖向地震作用的存在，使结构下部各层特别是首层的层间位移，层间剪力增加，隔震层加速度增加，且随地震烈度、竖向加速度峰值增大而增加，并使隔震层的滑动位移幅值有增大的可能。建议在高烈度地区考虑竖向地震作用对结构反应的影响。     

框架结构爆破地震的损伤评估

按规范设计了一个8度区（0.2g）的6层框架结构,通过非线性软件IDARC计算了结构在天然地震和爆破地震作用下的结构反应。引入框架结构的爆破双参数损伤模型,采用多参数破坏准则,计算了框架结构爆破地震的损伤值。框架结构在天然地震作用下,4、5层的损伤最大,而在加速度峰值很大的爆破地震波作用下,结构底部发生的损伤最大。同时,在天然地震波作用下,结构进入非线性后,累积损伤占结构损伤的很大部分;而在爆破地震波作用下,结构更多的是发生冲击破坏,累积损伤相对于前者较小。为框架结构爆破地震的损伤评估及推广应用提供了有效途径。     

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。     

实心结构古塔模型频域地震响应试验研究

为研究地震作用下实心结构砖石古塔的频域地震响应与破坏机制,进行了兴教寺玄奘塔1/8比例模型振动台试验,观察结构的破坏特征,测试结构的加速度与位移反应并分析自振频率的变化特征,对比单向EL-Centro波与天津波作用下的加速度及位移频域响应曲线,分析了古塔结构频域地震响应的规律及其影响因素。结果表明:地震波激励下古塔结构模型第1层至第3层出现水平及斜向裂缝,当古塔结构发生地震损伤后,自振频率随之降低;古塔频域地震响应峰值的分布及其所对应的频率与结构的动力特性、地震波的频谱特性有关。因此,地震作用下实心砖石古塔结构频域地震响应与结构损伤程度密切相关。     

爆破振动荷载作用下3～4层房屋结构响应测试研究

目前,对爆破振动荷载作用下房屋结构的各层响应特性的研究较少。通过现场实测爆破地震波及其引起的3～4层房屋各层结构的振动响应,应用小波分析等工具对数据进行了分析处理,获得了爆破振动荷载作用下房屋各层结构的响应特性规律:随楼层增加,质点振动速度峰值放大系数为0.5～1.33;持续时间减小0.25%～28%;各楼层振动能量大部分集中在6Hz～25Hz频带上。研究成果可为房屋结构破坏的综合判据及抗震设计提供依据。     

基于动力有限元方法的典型砌体结构爆破振动安全标准的探讨

摘要：采用动力有限元方法,参照爆区现场的一实际三层砌体房屋结构,建立三维空间实体模型,并将底层的爆破地震波监测信号加载到砌体结构模型的基底,求解出有限元模拟的砌体结构其它各层的爆破振动响应值,并与监测结果进行了比较分析。对常见的2～4层砌体结构房屋,各取一种典型结构在底部节点垂直方向上施加不同主频的爆破地震波进行动力有限元建模并模拟开裂过程,通过定义结构单元的临界失效状态来寻求典型砌体结构房屋的爆破振动安全标准值,并给出了2～4层典型砌体结构房屋在各主频段爆破地震波作用下的爆破振动安全标准。结果表明,现行的《爆破安全规程》中基于工程经验及宏观调查资料基础上制定出的爆破振动安全标准过于粗糙和笼统,对于同类建筑,没有考虑到结构个体的振动特性差异,并不能保证所有结构物的安全,不具有普适性。     

近场地震作用下考虑P-Δ效应的首层柱顶隔震结构地震反应分析

近场地震所具有的位移和速度脉冲,会使得结构隔震层处形成较大的层间位移,结构的二阶效应不容忽视。首先,构造水平力偶来代替结构轴向力形成的附加弯矩,得到了一几何刚度矩阵,在此基础上提出了求解层间隔震结构P-Δ效应的免迭代计算方法;其次,分别选取了10组近场地震波和10组远场地震波,对层间隔震结构作了时程分析,研究了近场地震波对层间隔震响应的影响;最后,分析了近场地震作用下,P-Δ效应对层间隔震系统下部结构的影响。研究表明:近场地震作用下,层间隔震结构反应显著增大,在PGA=200cm/s2输入地震波下,P-Δ效应使得下部结构的响应增加50%左右。     

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。     

钢筋混凝土结构爆破地震响应频谱及幅值变化规律分析

为探讨钢筋混凝土建筑结构的爆破地震效应特性,通过在隧道爆破开挖过程中下穿的多层钢筋混凝土建筑沿高度方向上布设测点,采集了大量的钢筋混凝土建筑的爆破地震响应信号。采用小波分析和快速傅立叶变换相结合的方法,研究各方向爆破地震波作用下钢筋混凝土建筑沿高度方向的结构响应频谱、能量分布特性及幅值变化规律。研究结果表明,爆破地震波作用下钢筋混凝土结构建筑物各层质点的速度响应信号频率较大且占有较大能量比例的优势频带较宽,集中在15Hz~600Hz;钢筋混凝土结构在垂向方向的速度响应信号频率要低于水平方向,在垂直方向的速度响应峰值高于水平方向,且比值一般随着楼层的升高有增大的趋势;垂向和水平方向的信号频谱特征和峰值速度响应随楼层变化无明显变化规律可循。     

基于OMA隧道爆破振动下砌体结构的安全评价

以成渝客运专线新红岩隧道上方二层砌体结构为例,采用OMA(运行模态分析)方法研究了砌体结构在隧道爆破引起的地面振动作用下的安全性。结果表明:采用电子雷管爆破相比非电雷管能够有效降低地面振速,峰值振速最多降低约67%;二层砌体结构前4阶固有频率位于9~25Hz,有限元模型修正后其固有频率与实验值的误差明显减小,使其更加符合实际;非线性动力分析表明砌体结构门、窗的角部、砌体与混凝土材料的交界处及底层主应力集中程度高,但砌体的主压应力和主拉应力均小于规范值,表明砌体在爆破振动作用下是安全的,而且电子雷管更适用于结构安全性要求高的隧道爆破;现场调研发现砌体楼房在隧道爆破振动下没有发生损伤,表明基于OMA方法进行隧道爆破振动下砌体结构的安全评价是可行的。     

基于OMA隧道爆破振动下砌体结构的安全评价

以成渝客运专线新红岩隧道上方二层砌体结构为例,采用OMA(运行模态分析)方法研究了砌体结构在隧道爆破引起的地面振动作用下的安全性。结果表明:采用电子雷管爆破相比非电雷管能够有效降低地面振速,峰值振速最多降低约67%;二层砌体结构前4阶固有频率位于9²5Hz,有限元模型修正后其固有频率与实验值的误差明显减小,使其更加符合实际;非线性动力分析表明砌体结构门、窗的角部、砌体与混凝土材料的交界处及底层主应力集中程度高,但砌体的主压应力和主拉应力均小于规范值,表明砌体在爆破振动作用下是安全的,而且电子雷管更适用于结构安全性要求高的隧道爆破;现场调研发现砌体楼房在隧道爆破振动下没有发生损伤,表明基于OMA方法进行隧道爆破振动下砌体结构的安全评价是可行的。     

浆砌块石拱坝爆破振动响应有限元时程分析

浆砌块石拱坝的振动效应具有砌体结构和拱形结构的双重特征,通过振动速度和频率判据来评价大坝的安全性有一定局限性.通过引入混凝土损伤塑性模型,同时考虑拱坝的固有特性及振动持时,采用实测振动速度作为边界条件输入的方法,对爆破振动影响下的浆砌块石拱坝进行有限元时程分析,研究了大坝在爆破振动作用下的位移和损伤特性,为类似工程的安...     

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     

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。     

大型地下厂房开挖爆破振动动力响应数值模拟

针对向家坝水电站主厂房爆破施工诱发振动效应对围岩稳定及相关结构安全性影响,通过动力有限元数值模拟,研究地下厂房在开挖爆破振动荷载作用下动力响应。结果表明,顶拱拱脚处质点振速及拉应力最大,拱脚以上质点振速及最大拉应力迅速衰减;岩锚梁黏结面底部或顶部拉应力最大,与水平向质点振速相关性较好;高边墙质点振速与最大拉应力随高差增加而减小。综合分析数值计算结果与大量爆破振动实测数据,建议围岩及混凝土龄期大于28d的岩锚梁安全质点振速分别取15 cm/s及10 cm/s,且有一定安全储备。     

地下工程喷射混凝土爆破振动安全标准研究

根据一维波动理论,通过分析应力波在不同介质中反射和透射的过程,研究了爆破振动应力波对巷道围岩和喷射混凝土的破坏作用。结果表明,在爆破振动应力波的作用下,对于坚硬岩体,支护结构的破坏主要由喷射混凝土的抗拉强度所决定;而对于软岩体,支护结构的破坏则主要由喷射混凝土与围岩的交界面的抗拉强度所决定。同时,通过研究爆破振动在围岩中的传播规律,得到了掘进爆破工程中喷射混凝土支护的安全距离,为地下掘进爆破工程施工以及喷射混凝土初期支护的设计提供了一定参考。     

高地应力环境下梯段爆破诱发振动特征的试验研究

采用傅里叶变换和小波变换等方法,对露天梯段爆破与高地应力环境下梯段爆破的实测数据进行对比分析,对高地应力环境下爆破施工所诱发振动的特征进行研究.分析结果表明:在岩性、钻爆参数相近的情况下,高地应力条件下梯段爆破的主频较高,而露天梯段爆破的主频则相对较低;露天梯段爆破诱发的振动主要来源于爆破荷载作用,而高地应力条件下梯段...