單質(zhì)點(diǎn)彈性體系建筑結(jié)構(gòu)的爆破地震動(dòng)力響應(yīng)

以二維爆破地震波作用下的三自由度彈性結(jié)構(gòu)體系為研究對(duì)象,運(yùn)用matlab編程實(shí)現(xiàn)用時(shí)程分析方法求解該體系的動(dòng)力響應(yīng)。通過分析各種情況下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)幅值結(jié)果,探討了爆破振動(dòng)幅值、頻率、持續(xù)時(shí)間等爆破振動(dòng)三要素對(duì)二維爆破地震波作用下三自由度彈性結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)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(gòu)物的多參數(shù)安全判據(jù),提供參考。

地下結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力響應(yīng)分析首先需要對(duì)地震波進(jìn)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(gè)方面,這是正確進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力分析的非常關(guān)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(gè)方面分別對(duì)地震波進(jìn)行分析和研究,從而獲得滿足地下結(jié)構(gòu)地震動(dòng)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(chǎng)試驗(yàn)結(jié)合數(shù)值分析技術(shù)研究28層框架剪力墻結(jié)構(gòu)的總體動(dòng)力響應(yīng)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采用爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)合自然激勵(lì)測(cè)試,運(yùn)用ibrahim時(shí)域(itd)方法對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率、模態(tài)阻尼比進(jìn)行識(shí)別,為進(jìn)一步分析其振動(dòng)響應(yīng)規(guī)律提供依據(jù)。將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為質(zhì)阻彈模型,以試驗(yàn)所識(shí)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(dòng)力微分方程,計(jì)算得到建筑物彎曲振動(dòng)各階模態(tài)參數(shù)。根據(jù)質(zhì)阻彈模型的動(dòng)力微分方程建立simulink動(dòng)力仿真模型。以爆破振動(dòng)速度信號(hào)為激勵(lì),分析高層建筑在隧道爆破地震作用下總體振動(dòng)響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明:1)在地鐵隧道爆破震動(dòng)作用下,高層建筑振動(dòng)響應(yīng)速度信號(hào)中的豎向振動(dòng)最大、縱向振動(dòng)次之、切向振動(dòng)最小,較高樓層位的切向振動(dòng)速度和縱向振動(dòng)速度相差不大；2)高層建筑振速峰值隨樓層升高呈波動(dòng)型變化的趨勢(shì)與主振模態(tài)振型有關(guān),即建筑物振動(dòng)形態(tài)與主振模態(tài)振型關(guān)系較大,在測(cè)試中體現(xiàn)在振速峰值分布上；3)將建筑物簡(jiǎn)化為質(zhì)阻彈物理模型并寫出其動(dòng)力反應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而建立simulink仿真模型進(jìn)行仿真計(jì)算,可以有效預(yù)測(cè)爆破震動(dòng)作用下建筑物的響應(yīng)。

為研究露天礦爆破地震波作用下框架建筑的動(dòng)力響應(yīng),開展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。試驗(yàn)測(cè)得爆破地震波參數(shù)和框架結(jié)構(gòu)主體、砌體填充墻的固有頻率及其動(dòng)力響應(yīng);采用ansys程序計(jì)算出框架結(jié)構(gòu)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(dòng)力響應(yīng)。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(jì)算的固有頻率與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果一致;填充墻體的振動(dòng)速度高于建筑主體的振動(dòng)速度。雖然爆破地震波地表振動(dòng)速率滿足《爆破安全規(guī)程》,但框架結(jié)構(gòu)主體和砌體填充墻固有頻率的差異和頻繁爆破震動(dòng)使得砌體填充墻與梁、柱連接處產(chǎn)生裂縫。因此,評(píng)估露天礦周邊框架建筑的振動(dòng)安全性時(shí),應(yīng)考慮建筑的動(dòng)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(jìn)行小波分解得到各層級(jí)的重構(gòu)信號(hào),探究爆破地震波到達(dá)不同測(cè)點(diǎn)處動(dòng)力響應(yīng)的區(qū)別,以達(dá)到優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)參數(shù)的目的。通過對(duì)比建筑物內(nèi)外測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果可以得出:建筑物固有頻率所在頻帶的信號(hào)出現(xiàn)一定的放大效應(yīng),有些距固有頻率較遠(yuǎn)的頻帶波形表現(xiàn)出快速的衰減特性,爆破地震信號(hào)的低頻成分在建筑物中的持續(xù)時(shí)間得到延長(zhǎng)。

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

為研究動(dòng)水壓力對(duì)深水碼頭結(jié)構(gòu)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(gòu)三維模型。采用morison方法,計(jì)算了動(dòng)水壓力。利用附加質(zhì)量法,對(duì)比分析了不同水深下動(dòng)水壓力對(duì)結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響程度,并分析了30m水深時(shí)動(dòng)水壓力作用對(duì)結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力響應(yīng)的具體影響。研究結(jié)果表明:動(dòng)水壓力的存在會(huì)增加碼頭結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力動(dòng)力響應(yīng),特別是對(duì)樁基剪力的影響最為顯著。當(dāng)水深達(dá)到25m以上時(shí),動(dòng)水壓力對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響不容忽視。

通過在爆破區(qū)建筑物內(nèi)布點(diǎn)監(jiān)測(cè),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)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(gòu)速度響應(yīng)方面的一些特性,為建筑結(jié)構(gòu)的爆破地震響應(yīng)的深入研究提供了寶貴的試驗(yàn)資料和有益結(jié)論。分析指出,在進(jìn)行爆破地震波作用下建筑結(jié)構(gòu)的抗震方面的研究時(shí),不僅要加強(qiáng)水平方向的抗震設(shè)防,同時(shí)一定要重視垂直方向上建筑結(jié)構(gòu)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(gòu)響應(yīng)時(shí)宜采用多點(diǎn)激勵(lì)輸入。

彈性準(zhǔn)飽和土中球空腔的動(dòng)力響應(yīng)——采用工程上通用的土力學(xué)模型，考慮飽和度對(duì)球空腔動(dòng)力響應(yīng)的影響，利用laplace變換求解了彈性準(zhǔn)飽和土中球空腔的動(dòng)力響應(yīng)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(zhǔn)飽和土中球空腔動(dòng)力響應(yīng)的...

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

爆破地震波作用下建筑結(jié)構(gòu)速度響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究——通過在爆破區(qū)建筑物內(nèi)布點(diǎn)監(jiān)測(cè)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)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(gòu)速度響應(yīng)方面的一些特性，為建筑結(jié)構(gòu)的爆破地震響應(yīng)的深入研究提供了寶貴的試驗(yàn)資...

在豎向串聯(lián)多自由度模型基礎(chǔ)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(gòu)非線性動(dòng)力響應(yīng)的統(tǒng)一算式－“擬動(dòng)力方程”列出了計(jì)算步驟，該法物理概念明確，計(jì)算步驟清晰，同時(shí)可克服計(jì)算中的積累誤差問題。

爆破地震動(dòng)與天然地震動(dòng)相比,具有震動(dòng)頻率高、強(qiáng)度衰減快、震動(dòng)持續(xù)時(shí)間短等特點(diǎn),結(jié)構(gòu)受到的爆破震動(dòng)激勵(lì)是非一致的,而目前對(duì)于結(jié)構(gòu)在爆破震動(dòng)非一致激勵(lì)下的響應(yīng)研究很少。為此,采用lagrange插值,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)爆破測(cè)震數(shù)據(jù)的非一致激勵(lì)加載,進(jìn)而利用動(dòng)力有限元軟件ls-dyna,模擬并分析一個(gè)四層普通磚混結(jié)構(gòu)于不同激勵(lì)方式(一致激勵(lì)、多點(diǎn)激勵(lì)、非一致激勵(lì))下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的差異,分析了同一種激勵(lì)方式下,爆破震動(dòng)荷載信號(hào)震幅、主頻的變化對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。此外,還研究了非一致激勵(lì)條件下結(jié)構(gòu)各層樓板震動(dòng)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(lì)方式下,墻體易首先發(fā)生破壞;較高頻率震動(dòng)荷載宜采用非一致激勵(lì);結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(gòu)非線性動(dòng)力響應(yīng)的統(tǒng)一算式－“擬動(dòng)力方程”列出了計(jì)算步驟，該法物理概念明確，計(jì)算步驟清晰，同時(shí)可克服計(jì)算中的積累誤差問題。

由于長(zhǎng)周期地震動(dòng)記錄的缺乏,目前國(guó)內(nèi)外對(duì)長(zhǎng)周期地震動(dòng)特性的研究尚不成熟,對(duì)長(zhǎng)周期地震波作用下高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力響應(yīng)的研究成果也較少。本文從2003年日本北海道十勝?zèng)_地震記錄中挑選出長(zhǎng)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(gòu)為背景,采用hilber-hughes-taylor遞推格式,進(jìn)行了長(zhǎng)周期地震波作用下的高層結(jié)構(gòu)彈塑性時(shí)程響應(yīng)分析,并與普通elcentro波作用下的高層結(jié)構(gòu)響應(yīng)結(jié)果做了比較。通過對(duì)結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)、加速度響應(yīng)和應(yīng)力分布的比較分析,探討了長(zhǎng)周期地震波作用下高層建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性響應(yīng)特性,獲得了有工程參考價(jià)值的結(jié)果。

我國(guó)地震頻發(fā),隧道抗震問題一直是研究的重點(diǎn),但對(duì)于黃土隧道的地震動(dòng)力響應(yīng)研究實(shí)例較少,因此對(duì)于黃土坡-隧結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力問題需要進(jìn)一步研究。對(duì)寶蘭客專黃土隧道洞口段在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)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(dòng)臺(tái)試驗(yàn)進(jìn)行研究,分析在高邊坡上不同進(jìn)洞高程對(duì)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(yàn)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(gòu)等,進(jìn)洞高程不同,洞口段破壞形態(tài)不同,破壞程度各異。地震動(dòng)力作用下,隧道襯砌不同位置的峰值加速度與進(jìn)洞距離密切相關(guān)。

簡(jiǎn)要地介紹了爆破地震波的產(chǎn)生和特性以及其對(duì)周圍建筑物的影響,并列舉了幾種定量分析建筑物對(duì)爆破地震波結(jié)構(gòu)響應(yīng)的理論和方法。首次將波動(dòng)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(duì)巖石爆破地震波作用下底層框架砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力分析,建立了爆破地震波作用下底層框架砌體結(jié)構(gòu)的非線性時(shí)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(duì)其周邊的1棟1托5底層框架砌體結(jié)構(gòu),進(jìn)行了實(shí)例分析,通過與構(gòu)造地震波作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比,對(duì)其安全性進(jìn)行了評(píng)估

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連體對(duì)大底盤雙塔樓結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和地震響應(yīng)的影響——帶有雙塔樓的高層建筑結(jié)構(gòu)是大底盤多塔樓高層建筑中最常見的結(jié)構(gòu)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(shè)置連體(如連廊)的結(jié)構(gòu)形式，既加強(qiáng)了兩塔間的聯(lián)系，又使連體自身具有了特殊...

預(yù)應(yīng)力錨索加固石窟巖體的地震動(dòng)力響應(yīng)研究_pdf——根據(jù)錨索加固石窟巖體的特點(diǎn)，以甘肅安西榆林石窟的三個(gè)典型的工程段為例，通過動(dòng)力有限元的方法對(duì)地震荷載作用下預(yù)應(yīng)力錨索加固石窟巖體的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的模擬計(jì)算，得出了其動(dòng)態(tài)響應(yīng)和變化規(guī)律。并通過對(duì)地...

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,我國(guó)城市化進(jìn)程日趨深化。巖土爆破作為工程項(xiàng)目施工工作的一部分,以其自身高效性、快速性等優(yōu)勢(shì),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(guān)理論研究等尚不完善等因素的影響,爆破地震施效應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全可靠性構(gòu)成了一定威脅。文章將從爆破地震效應(yīng)特點(diǎn)入手,并對(duì)爆破地震波對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全可靠性的影響進(jìn)行分析,了解爆破地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全性的影響,并提出相應(yīng)解決措施,以期為我國(guó)工程建筑領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展提供支持。