單質(zhì)點彈性體系建筑結(jié)構的爆破地震動力響應

以二維爆破地震波作用下的三自由度彈性結(jié)構體系為研究對象,運用matlab編程實現(xiàn)用時程分析方法求解該體系的動力響應。通過分析各種情況下的結(jié)構響應幅值結(jié)果,探討了爆破振動幅值、頻率、持續(xù)時間等爆破振動三要素對二維爆破地震波作用下三自由度彈性結(jié)構動力響應的影響,并得出一些有益的結(jié)論?？蔀榻⒍嗑S爆破地震波作用下結(jié)構物的多參數(shù)安全判據(jù),提供參考。

地下結(jié)構地震動力響應分析首先需要對地震波進行合理的分析,其主要包括地震波的選擇、波的頻譜分析、濾波和基線校正4個方面,這是正確進行地下結(jié)構地震動力分析的非常關鍵的環(huán)節(jié).以課題研究中地震局提供的地震波為例,從多個方面分別對地震波進行分析和研究,從而獲得滿足地下結(jié)構地震動力分析要求的地震波.

以地鐵隧道爆破工程為背景,通過現(xiàn)場試驗結(jié)合數(shù)值分析技術研究28層框架剪力墻結(jié)構的總體動力響應?，F(xiàn)場試驗采用爆破振動監(jiān)測結(jié)合自然激勵測試,運用ibrahim時域(itd)方法對結(jié)構模態(tài)頻率、模態(tài)阻尼比進行識別,為進一步分析其振動響應規(guī)律提供依據(jù)。將結(jié)構簡化為質(zhì)阻彈模型,以試驗所識別的模態(tài)參數(shù)為依據(jù),修正質(zhì)阻彈模型的剛度矩陣和阻尼矩陣并建立動力微分方程,計算得到建筑物彎曲振動各階模態(tài)參數(shù)。根據(jù)質(zhì)阻彈模型的動力微分方程建立simulink動力仿真模型。以爆破振動速度信號為激勵,分析高層建筑在隧道爆破地震作用下總體振動響應規(guī)律。結(jié)果表明:1)在地鐵隧道爆破震動作用下,高層建筑振動響應速度信號中的豎向振動最大、縱向振動次之、切向振動最小,較高樓層位的切向振動速度和縱向振動速度相差不大；2)高層建筑振速峰值隨樓層升高呈波動型變化的趨勢與主振模態(tài)振型有關,即建筑物振動形態(tài)與主振模態(tài)振型關系較大,在測試中體現(xiàn)在振速峰值分布上；3)將建筑物簡化為質(zhì)阻彈物理模型并寫出其動力反應的數(shù)學模型,進而建立simulink仿真模型進行仿真計算,可以有效預測爆破震動作用下建筑物的響應。

為研究露天礦爆破地震波作用下框架建筑的動力響應,開展了現(xiàn)場試驗和數(shù)值模擬研究。試驗測得爆破地震波參數(shù)和框架結(jié)構主體、砌體填充墻的固有頻率及其動力響應;采用ansys程序計算出框架結(jié)構主體和砌體填充墻的固有頻率,并分析了模型在爆破地震波作用下的動力響應。結(jié)果表明,填充墻體的固有頻率高于建筑主體的固有頻率,且接近于爆破地震波的輸入頻率,數(shù)值模擬計算的固有頻率與現(xiàn)場測試結(jié)果一致;填充墻體的振動速度高于建筑主體的振動速度。雖然爆破地震波地表振動速率滿足《爆破安全規(guī)程》,但框架結(jié)構主體和砌體填充墻固有頻率的差異和頻繁爆破震動使得砌體填充墻與梁、柱連接處產(chǎn)生裂縫。因此,評估露天礦周邊框架建筑的振動安全性時,應考慮建筑的動力特性和露天礦爆破的特殊性。

根據(jù)小波分析理論,通過db8小波進行小波分解得到各層級的重構信號,探究爆破地震波到達不同測點處動力響應的區(qū)別,以達到優(yōu)化爆破設計參數(shù)的目的。通過對比建筑物內(nèi)外測點監(jiān)測結(jié)果可以得出:建筑物固有頻率所在頻帶的信號出現(xiàn)一定的放大效應,有些距固有頻率較遠的頻帶波形表現(xiàn)出快速的衰減特性,爆破地震信號的低頻成分在建筑物中的持續(xù)時間得到延長。

爆破震動是在城市進行拆除爆破中需要考慮的重要問題。作者提出幾種計算爆破地震力的方法。首先介紹工程中廣泛采用的反應譜法，并在反應譜法的基礎上提出了一種計算結(jié)構在爆破震動作用下內(nèi)力大小的方法－底部剪力法。該方法簡便可靠，在工程中有一定的可行性。

為研究動水壓力對深水碼頭結(jié)構抗震特性的影響,利用有限元軟件abaqus,建立某一全直樁碼頭單樁結(jié)構三維模型。采用morison方法,計算了動水壓力。利用附加質(zhì)量法,對比分析了不同水深下動水壓力對結(jié)構地震響應的影響程度,并分析了30m水深時動水壓力作用對結(jié)構地震動力響應的具體影響。研究結(jié)果表明:動水壓力的存在會增加碼頭結(jié)構的位移和內(nèi)力動力響應,特別是對樁基剪力的影響最為顯著。當水深達到25m以上時,動水壓力對結(jié)構動力特性的影響不容忽視。

通過在爆破區(qū)建筑物內(nèi)布點監(jiān)測,對現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行定量和定性分析,并借助多分辨小波分析方法,得出爆破地震波作用下建筑結(jié)構速度響應方面的一些特性,為建筑結(jié)構的爆破地震響應的深入研究提供了寶貴的試驗資料和有益結(jié)論。分析指出,在進行爆破地震波作用下建筑結(jié)構的抗震方面的研究時,不僅要加強水平方向的抗震設防,同時一定要重視垂直方向上建筑結(jié)構的爆破抗震安全研究。并建議分析爆破地震作用下的建筑結(jié)構響應時宜采用多點激勵輸入。

彈性準飽和土中球空腔的動力響應——采用工程上通用的土力學模型，考慮飽和度對球空腔動力響應的影響，利用laplace變換求解了彈性準飽和土中球空腔的動力響應問題，得到了變換域內(nèi)的解析解。借助數(shù)值laplace反變換，數(shù)值分析了彈性準飽和土中球空腔動力響應的...

介紹了桿系結(jié)構動力響應的彈性波分析的方法——回傳波射矩陣法,并將其應用于受階躍函數(shù)加載的鋼屋架的瞬態(tài)響應分析.與有限元法進行比較,結(jié)果表明,用彈性波方法所得到的動態(tài)響應含有豐富的高頻分量,能更精確地描述結(jié)構的瞬態(tài)動力過程

爆破地震波作用下建筑結(jié)構速度響應現(xiàn)場測試研究——通過在爆破區(qū)建筑物內(nèi)布點監(jiān)測，對現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行定量和定性分析，并借助多分辨小波分析方法，得出爆破地震波作用下建筑結(jié)構速度響應方面的一些特性，為建筑結(jié)構的爆破地震響應的深入研究提供了寶貴的試驗資...

在豎向串聯(lián)多自由度模型基礎上，建立了采用不同方法（線性加速度法，ｗｉｌｓｏｎ－θ法，ｎｅｗｍａｒｋ－β法）求解建筑結(jié)構非線性動力響應的統(tǒng)一算式－“擬動力方程”列出了計算步驟，該法物理概念明確，計算步驟清晰，同時可克服計算中的積累誤差問題。

爆破地震動與天然地震動相比,具有震動頻率高、強度衰減快、震動持續(xù)時間短等特點,結(jié)構受到的爆破震動激勵是非一致的,而目前對于結(jié)構在爆破震動非一致激勵下的響應研究很少。為此,采用lagrange插值,實現(xiàn)現(xiàn)場爆破測震數(shù)據(jù)的非一致激勵加載,進而利用動力有限元軟件ls-dyna,模擬并分析一個四層普通磚混結(jié)構于不同激勵方式(一致激勵、多點激勵、非一致激勵)下結(jié)構響應的差異,分析了同一種激勵方式下,爆破震動荷載信號震幅、主頻的變化對結(jié)構響應的影響。此外,還研究了非一致激勵條件下結(jié)構各層樓板震動的峰值速度之間的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:同樣荷載同種激勵方式下,墻體易首先發(fā)生破壞;較高頻率震動荷載宜采用非一致激勵;結(jié)構中各層樓板的峰值速度基本隨著樓層的增加而增加。

在豎向串聯(lián)多自由度模型基礎上，建立了采用不同方法（線性加速度法，ｗｉｌｓｏｎ－θ法，ｎｅｗｍａｒｋ－β法）求解建筑結(jié)構非線性動力響應的統(tǒng)一算式－“擬動力方程”列出了計算步驟，該法物理概念明確，計算步驟清晰，同時可克服計算中的積累誤差問題。

由于長周期地震動記錄的缺乏,目前國內(nèi)外對長周期地震動特性的研究尚不成熟,對長周期地震波作用下高層建筑結(jié)構彈塑性動力響應的研究成果也較少。本文從2003年日本北海道十勝沖地震記錄中挑選出長周期tom(ew)波作為輸入,以一30層鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構為背景,采用hilber-hughes-taylor遞推格式,進行了長周期地震波作用下的高層結(jié)構彈塑性時程響應分析,并與普通elcentro波作用下的高層結(jié)構響應結(jié)果做了比較。通過對結(jié)構位移響應、加速度響應和應力分布的比較分析,探討了長周期地震波作用下高層建筑結(jié)構的彈塑性響應特性,獲得了有工程參考價值的結(jié)果。

我國地震頻發(fā),隧道抗震問題一直是研究的重點,但對于黃土隧道的地震動力響應研究實例較少,因此對于黃土坡-隧結(jié)構體系的動力問題需要進一步研究。對寶蘭客專黃土隧道洞口段在地震作用下的動力響應特征利用midas-nx數(shù)值模擬和1∶80的隧道洞口段坡-隧系統(tǒng)大型振動臺試驗進行研究,分析在高邊坡上不同進洞高程對坡面以及隧道襯砌加速度、位移以及放大系數(shù)的影響。試驗結(jié)果表明:在其他條件相同的情況下,如坡高、坡角、入射地震波、填筑方式、襯砌結(jié)構等,進洞高程不同,洞口段破壞形態(tài)不同,破壞程度各異。地震動力作用下,隧道襯砌不同位置的峰值加速度與進洞距離密切相關。

簡要地介紹了爆破地震波的產(chǎn)生和特性以及其對周圍建筑物的影響,并列舉了幾種定量分析建筑物對爆破地震波結(jié)構響應的理論和方法。首次將波動理論引入到爆破工程中,為爆破研究工作開辟了新的道路。

對巖石爆破地震波作用下底層框架砌體結(jié)構進行了動力分析,建立了爆破地震波作用下底層框架砌體結(jié)構的非線性時程分析方法。并利用某水電站地下廠房開挖爆破的地震波,對其周邊的1棟1托5底層框架砌體結(jié)構,進行了實例分析,通過與構造地震波作用下結(jié)構的動力反應進行了對比,對其安全性進行了評估

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連體對大底盤雙塔樓結(jié)構的動力特性和地震響應的影響——帶有雙塔樓的高層建筑結(jié)構是大底盤多塔樓高層建筑中最常見的結(jié)構形式之一。目前，越來越多的雙塔樓都采取在上部塔樓間某些樓層設置連體(如連廊)的結(jié)構形式，既加強了兩塔間的聯(lián)系，又使連體自身具有了特殊...

預應力錨索加固石窟巖體的地震動力響應研究_pdf——根據(jù)錨索加固石窟巖體的特點，以甘肅安西榆林石窟的三個典型的工程段為例，通過動力有限元的方法對地震荷載作用下預應力錨索加固石窟巖體的位移場、應力場的模擬計算，得出了其動態(tài)響應和變化規(guī)律。并通過對地...

隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展,我國城市化進程日趨深化。巖土爆破作為工程項目施工工作的一部分,以其自身高效性、快速性等優(yōu)勢,在礦山開采工程、興建水電工程、公路交通工程、房屋建筑工程等方面發(fā)揮著積極作用,但是,受到爆破環(huán)境、相關理論研究等尚不完善等因素的影響,爆破地震施效應對建筑結(jié)構安全可靠性構成了一定威脅。文章將從爆破地震效應特點入手,并對爆破地震波對建筑結(jié)構安全可靠性的影響進行分析,了解爆破地震對建筑結(jié)構安全性的影響,并提出相應解決措施,以期為我國工程建筑領域可持續(xù)發(fā)展提供支持。