减振沟在强夯施工时的减振效果研究

为研究减振沟在降低强夯振动效应上的影响因素,首先,用ANSYS/LS-DYNA有限元软件比较了有无减振沟时的地面峰值加速度分布,分析了不同距离、不同深度、不同宽度减振沟的减振效果。结果表明:减振沟可减小60%～80%的振动加速度,减振沟的减振效果随其深度增加而增加,而减振沟的宽度基本不影响减振效果。并通过对理论数据的拟合得出了求解减振沟减振效果的近似公式。然后,结合工程实例进行了现场测试,结果表明:强夯振动持时在0.2s至0.5 s之间,峰值加速度一般出现在前0.1 s内;径向水平加速度的幅值最大,竖向加速度次之,环向水平加速度相对较小;点夯引起的最大振动通常发生在对同一夯击点的第6下夯击时,而满夯引起的最大振动发生在对同一夯击点的第2下夯击时;减振沟的减振效果达50%～90%,与理论分析结果基本一致。     

段药量对爆破振动信号时频特性的影响研究

为研究段药量对爆破振动信号时频特性的影响,进行不同段药量的单孔爆破振动试验。基于实测数据,利用小波分析和ＡＯＫ时频分布相结合的方法,对不同段药量的爆破振动信号在不同频带内展开,并以频带能量比、频带能量持续时间为指标,研究段药量对爆破振动信号时频特性的影响。结果表明,段药量对爆破振动信号时频特性影响很大：随着段药量的增加,爆破振动信号的低频能量所占总能量的比例增加且频带能量的持续时间相应延长。研究成果可揭示段药量对爆破振动信号时频特性的影响,并为从能量的角度进行抗振、降振的研究提供分析基础。     

市内复杂环境下大药量爆破降振及振动监测分析的研究

在周边高楼林立,人员密集,车流量大的环境下进行地基与地下车库大爆破开挖,对周边建筑进行爆破振动实时监控,并对所监测的振动数据进行分析。发现：爆区周边各测点峰值较小（小于1cm/s）,不会对周边结构造成危害;同等水平高度下,东西方向（纵向）测点各相关量（爆破振动峰值、持时、主频和信号能量）均高于南北方向（横向）测点各相关量;纵向测点频谱能量分布比横向测点频谱能量分布更为集中,各测点竖直向振动信号能量主要集中在3.90625-62.5Hz范围内。爆破振动在高楼楼层之间传播时,随着楼层高度的增加,竖直向爆破振动峰值和信号响应能量增大,信号频谱能量分布更加集中,顶层振动峰值约为底层振动峰值的2倍,顶层信号响应能量约为底层信号响应能量的3倍     

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。     

强夯加固地基土振动传播特性及隔振孔隔振分析

随着强夯法的广泛应用,强夯引起的环境振动问题越来越受到重视,通过理论分析,进行数值模拟,通过与实际施工情况进行比对,确认模拟的有效性。然后通过模拟改变单一变量,研究了强夯施工中的施工参数夯锤锤径、夯击能组合对环境振动的影响,并采用同样的方法,分析非连续性隔振屏障,隔振孔的三项参数孔径、孔间距及孔深,对于隔振效果的影响。发现同等锤重条件下,大锤径有利于减小环境振动,同等夯击能下,轻锤高落有益于减小环境振动;隔振孔孔深达到一定值时,孔径和孔间距比值越大,隔振效果越佳。研究结论对于强夯施工中的环境振动控制具有一定的参考价值。     

柴油机缸盖振动加速度信号影响因素分析

改变195柴油机的转矩、转速及供油时刻，测量分析各工况的缸盖振动加速度信号，分析结果表明，同样转速时，缸盖振动加速度时域最大波动量及2kHz以下各频带能量与缸内燃烧状况相对应；当转速发生改变时，加速度信号时域最大波动量及各频带能量与缸内燃烧状况间无对应关系。建立有限元分析模型，研究缸盖联接螺栓预紧力及材料刚度对缸盖振动加速度信号的影响规律，结果表明当材料的杨氏模量或联接螺栓预紧力减小时，系统的固有频率降低，使得缸盖振动加速度信号时域最大波动量及2kHz以下各频带能量呈增大的趋势。     

爆破振动特征参量的粗糙集模糊神经网络预测

摘 要 爆破振动特征参量对爆破振动危害效应有重要影响。首次用粗糙集模糊神经网络方法对振幅、主频率及主频持续时间进行预测。首先介绍了粗糙集模糊神经网络的基本思想,其次,分析了印象爆破振动特征参量的主要因素,建立了基于粗糙集模糊神经网络的爆破振动特征参量预测模型;最后用某边坡开挖爆破中的振动观测指标对模型进行了训练,并对15组指标进行了测试。结果表明：粗糙集模糊神经网络预测模型能反映了影响因素与特征量之间的非线性关系,适用于爆破振动特征参量预测。一次预测1个指标的精度高于同时预测3个指标的精度。     

基于磁悬浮技术建筑物振动测量研究

针对大型基建设备工作时产生的振动对周围建筑和环境的影响,设计了利用磁悬浮技术进行振动测量系统。建立了振子的动力学方程,证明了磁悬浮技术可实现绝对振动测量;对磁悬浮技术振动测量系统的自振和外加振动仿真及功率谱进行了分析;并实测了大型设备工作时产生的振动,得到其振动主频为5 Hz左右的低频分量。分析表明,利用磁悬浮技术测振易于实现绝对式低频振动测量且灵敏度高。     

基于炮孔不同耦合介质的孔壁爆炸载荷及比能时间函数分析

为从炮孔装药耦合介质的选取上改善爆破效果和控制爆破振动危害,应用爆炸力学的相关理论建立耦合装药、不同耦合介质（水、空气、泥土）装药条件下孔壁爆炸载荷和透射比能的计算方法,通过MATLAB编程计算得到岩石介质中炮孔孔壁爆炸载荷和透射比能的时间函数并作图比较分析。研究表明：耦合装药时,孔壁爆炸载荷的初始值最大,但是衰减也最快;水不耦合装药时,孔壁爆炸载荷的初始值次之,但衰减速度最慢,作用时间最长;水不耦合装药时,孔壁透射比能量最大,耦合装药时次之;空气和泥土不耦合装药孔壁爆炸载荷与透射比能均较小。因此水不耦合装药提高了能量利用率,更有利于改善爆破效果,但产生的爆破振动强度大、作用时间长,不利于爆破振动危害控制。     

基于能量耗散碾压混凝土重力坝地震损伤分析

摘　要：采用塑性损伤力学对混凝土重力坝进行非线性动力分析,通过研究塑性损伤本构中滞回曲线的特点以及地震中重力坝裂缝发展特征和结构能量耗散机理,建立了包含能量特性的大坝整体损伤评价指标。通过分析发现强震作用下坝体上部的损伤是结构的主要损伤,地震中的能量以结构阻尼耗散能量为主,混凝土损伤和塑性耗散的能量所占比例不大,但与裂缝的发展有直接关系。提出的大坝整体损伤指标可以综合的反应结构的整体损伤程度,以此对结构进行抗震设计,可以提高结构的抗震性能。     

不同阻尼模型对地铁振动下结构动力响应分析的影响研究

在结构的弹性动力响应分析中,阻尼具有重要的影响,直接决定了结构的耗能与衰减行为。准确地理解不同的阻尼模型的适用条件对实际工程问题的分析具有重要意义。地铁振动激励下的结构动力响应分析具有以下特点：地铁振动激励强度小,结构通常保持弹性,结构的动力响应行为直接受阻尼影响,合理的阻尼耗能对于分析结果的可靠性至关重要;地铁振动的频域范围宽,容易激发结构的多组高阶竖向振型,分析中需要合理考虑各阶振型的阻尼行为。各类阻尼模型由于建立在不同的基本假设之上,适用范围各有不同。粘性阻尼模型和滞变阻尼模型是结构动力分析中常见的两类阻尼模型,为明确不同阻尼模型在地铁振动激励下的结构动力响应分析问题中的特点,从两类模型中各选取了一个典型代表(分别为Rayleigh阻尼和通用频变阻尼),并针对四类常见的典型结构(混凝土框架结构、钢框架结构、混凝土剪力墙结构、钢框架-支撑框筒结构)进行了分析。研究结果表明：采用Rayleigh阻尼时,需根据结构动力特性与荷载频率分布合理定义参考频率区间,相对于覆盖荷载主要频率的参考区间,仅覆盖结构自身前10阶竖向振型的参考频率区间过窄,在该文的频率区间下,后者的顶层竖向峰值加速度比...     

装配整体式与现浇剪力墙结构抗震性能对比分析

为研究装配整体式剪力墙结构的抗震性能,设计制作了参数、加载制度等条件相同的12层装配整体式和现浇剪力墙1∶5缩尺模型结构,并对其进行了振动台试验。研究了两模型结构受地震作用时的裂缝形态、破坏机理,自振频率、振型和阻尼比等动力特性,楼层剪力、倾覆力矩、位移,最大层间位移角和结构延性系数等地震响应参数,并进行了对比分析。结果表明:装配整体式结构连接部位存在初始损伤,在首次地震波输入后,其自振频率下降较大,而二者的振型系数和阻尼比变化趋势基本一致;在弹性阶段,两模型结构的裂缝形态、楼层剪力、倾覆力矩、楼层位移和层间位移角的变化规律基本一致,随着输入地震波加速度峰值的增大,其量值无明显差异;结构进入塑性阶段,两模型结构的裂缝形态及其形成机理的差异,造成现浇结构的自振频率最终降低幅度、层间位移角大于装配整体式结构。两模型结构的地震响应均满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。     

基于动力特性的混合结构地震响应复模态叠加法

混合结构由不同阻尼特性的材料组成,确定其阻尼矩阵存在困难。分块Rayleigh阻尼模型由于数学上的简易性,被广泛用于构建混合结构的阻尼矩阵,但分块Rayleigh阻尼模型的计算精度与参考频率的选择方法直接相关。针对参考频率的选择问题,依据结构动力响应的组成和特点,提出了一种确定Rayleigh阻尼系数的计算方法,进而实现基于分块Rayleigh阻尼模型的复模态叠加法。求解结构的瞬态反应时,根据结构前两阶振型的自振频率确定阻尼系数;求解结构的稳态反应时,选择结构的基频、与外激励频率接近的结构自振频率确定阻尼系数。依据地震波的频谱特性,提出了基于地震波卓越频率的分块Rayleigh阻尼模型,并结合地震加速度的分段线性假定,建立了混合结构的复模态叠加法。在此基础上,利用三角级数展开得到组成地震波的谐波频率,进一步提出了基于谐波频率的分块Rayleigh阻尼模型和对应的复模态叠加法。算例分析结果表明:所提方法误差更小,且克服了传统方法因振型选择不唯一导致的计算结果具有不确定性的问题;与基于地震波卓越频率的复模态叠加法相比,基于谐波频率的复模态叠加法计算量更大,但计算精度更高、适用范围更广。     

深部地层地应力水平与爆破振动频率特征的相关性

不同的地应力水平对深部岩体爆破振动的频率和能量分布具有重要影响。通过对不同地应力水平的深埋隧洞爆破开挖过程中实测围岩振动信号进行快速傅里叶变换,采用功率谱分析方法研究振动信号在不同频带上的能量分布。研究表明,实测爆破振动的低频振动(<50 Hz)能量占总振动能量的百分比随应力水平的提高而增加;爆破振动在其频域中除了有一个主振频率外,还存在多个子频带,且各子频带振动的能量与主频带振动能量的差距随应力水平的提高而减小;伴随爆破破岩过程而发生的应变能瞬态释放效应诱发围岩振动的主频一般比爆炸荷载诱发振动的主频低;在50 MPa或更高应力水平下,应变能释放诱发的振动能量与爆炸荷载诱发振动能量大致相当。     

深部地层地应力水平与爆破振动频率特征的相关性

不同的地应力水平对深部岩体爆破振动的频率和能量分布具有重要影响。通过对不同地应力水平的深埋隧洞爆破开挖过程中实测围岩振动信号进行快速傅里叶变换,采用功率谱分析方法研究振动信号在不同频带上的能量分布。研究表明,实测爆破振动的低频振动(50 Hz)能量占总振动能量的百分比随应力水平的提高而增加;爆破振动在其频域中除了有一个主振频率外,还存在多个子频带,且各子频带振动的能量与主频带振动能量的差距随应力水平的提高而减小;伴随爆破破岩过程而发生的应变能瞬态释放效应诱发围岩振动的主频一般比爆炸荷载诱发振动的主频低;在50 MPa或更高应力水平下,应变能释放诱发的振动能量与爆炸荷载诱发振动能量大致相当。     

INFLUENCE OF DAMPING MODELS ON DYNAMIC ANALYSES OF A BASE-ISOLATED COMPOSITE STRUCTURE UNDER EARTHQUAKES AND ENVIRONMENTAL VIBRATIONS

Structural design simultaneously governed by earthquakes and environmental vibrations has received a lot of attention in recent years.Base-isolated composite structures are typically used in the above-mentioned structural design.The corresponding analysis involves validating structural safety under earthquakes and human comfort under environmental vibrations through a time-history analysis.Thus,a reasonable damping model is essential.In this work,the representatives of viscous damping model and rate-independent damping model,namely the Rayleigh damping model and uniform damping model,were adopted to investigate the influence of damping models on the time-history analysis of such structural designs.The energy dissipation characteristics of the above-mentioned damping models were illustrated via a dynamic test of recycled aggregate concrete specimens.A case study was performed on a base-isolated steelconcrete composite structure.The dynamic responses under the excitation of earthquakes and environmental vibrations were compared using different damping models.The uniform damping model was found to be more flexible than the Rayleigh damping model in dealing with excitations with different frequency components.The uniform damping model is both theoretically advantageous and easy to use,demonstrating its potential in dynamic analysis of structures designed simultaneously governed by earthquakes and environmental vibrations.     

放大型黏滞阻尼墙的力学性能与试验研究

该文提出一种多杠杆并联的放大型黏滞阻尼墙,根据放大型黏滞阻尼墙的构造和受力特点,分析了放大装置的竖向提拉效应,提出了普通型和放大型黏滞阻尼墙的阻尼力及耗能理论公式,并对装置的变形和耗能进行了分析。设计制作3倍位移放大型装置黏滞阻尼墙和普通黏滞阻尼墙的试验模型,并在正弦波的作用下进行往复加载试验,分析不同试验工况下黏滞阻尼墙的滞回耗能曲线,并将理论曲线与试验曲线进行了对比,验证了力学模型的正确性。在相同位移下,放大型黏滞阻尼墙比普通阻尼墙滞回曲线更加饱满、耗能更为显著。最后以三层混凝土框架结构为计算模型进行减震分析,确认了考虑竖向提拉效应的放大型黏滞阻尼墙的减震效果。     

桥梁拉索用CFRP线材阻尼特性试验研究和理论分析

为获得用于桥梁的CFRP拉索的阻尼特性,用自由衰减振动试验方法测试了CFRP线材(CFRP丝)和高强度钢丝的阻尼值,根据应变能比例阻尼理论分析了其弯曲变形的能量损失系数。通过不同振动频率条件下的测试结果比较了CFRP丝和钢丝的阻尼特性及其与振幅之间的相关性。结果表明,两种材料的振动阻尼均随应变幅值的增加而单调增加,但两者的变化趋势有差异。在同一应变幅值条件下,CFRP丝的实测阻尼值比高强钢丝的小。高强钢丝的能量损失系数与振幅无关,验证了能量损失理论对高强钢丝材料的阻尼计算的适用性。但CFRP丝的能量损失系数实测结果较离散,且与振幅有一定相关性,在特定振幅范围内可采用能量损失理论计算CFRP丝的阻尼。     

增位型阻尼墙力学模型及跨层减震结构的地震响应分析

提出了一种将增位型黏滞阻尼墙跨层布置的增效耗能减震结构体系。基于能量等效原理,并采用积分的方法建立了增位型阻尼墙的阻尼力和滞回耗能的计算公式,进行了普通黏滞阻尼墙和位移放大3倍的增位型阻尼墙的拟静力试验,在相同的位移幅值和加载频率下,增位型阻尼墙的阻尼力放大4.40倍,耗能平均放大4.41倍。进一步对某30层混凝土框架核心筒结构进行普通阻尼墙与增位型阻尼墙的地震响应对比分析。通过对比分析验证了增位型阻尼墙的减震效果,并且发现增位型阻尼墙跨层布置时的结构附加阻尼比倍数提高,结构响应进一步减小。将增位型阻尼墙跨层布置可取得更优的减震控制效果。     

爆破地震波穿越不同介质结构面的衰减效应

为探索爆破地震波穿越不同充填介质结构面的振动速度、频率和能量分布的衰减规律,采用混凝土边坡相似模型进行爆破振动试验。通过分析爆破地震波的峰值振动速度、边际能量谱和各频带能量百分比,获得了爆破地震波穿越无结构面与结构面充填泥、细沙、水和空气的衰减规律。结果表明:当充填介质波阻抗越小,地震波的峰值能量和峰值振动速度衰减越快,频率上表现出高频滤波作用越强,在频带间能量分布变窄,主频带有往低频带0~20 Hz聚集的趋势;值得注意的是,当水作为充填介质时,不仅水的波阻抗会影响地震波的衰减,而且水的微压缩连续性也会使峰值能量和峰值振动速度衰减更慢,能量在频带间分布更广,水的流动性则会造成爆破地震波的主频带在各传播方向上分布不一。在相同充填介质条件下,随着结构面倾角增大,峰值振动速度在各传播方向上均减小。