框架结构对爆破地震效应的预测与损伤评估

论文摘要

在实施工程爆破时会产生强烈的地面震动,这种震动对建筑结构的影响和危害很大,因此在进行爆破之前必须对爆破点周围建筑物的安全性及相应的损伤作出准确的判断,以便采取准确的措施。目前我国使用的《爆破安全规程》GB6722-2003里,采用以地面峰值振动速度为判据,同时还考虑到频率的因素,以安全距离作为控制标准指导爆破工程。但是这种方法没有明确指出在具体执行中应该控制哪个方向的振动速度,同时也没有考虑到结构自身的固有动力特性（如固有频率、阻尼比）、材料性能和地基岩土性质以及边界条件,所以显得不够完善。本文以数值分析、结构动力学为基础,结合现场实测数据,采用MATLAB编程及非线性分析软件IDARC,着重研究爆破振动场内的建筑结构物,主要进行了以下几个方面的工作:第一,在结合前人的研究成果基础上,通过对一些实测爆破地震数据进行分析,讨论了爆破地震速度和加速度的一些特点,以及爆破地震与天然地震的区别。针对规程里所用的波速预测经验公式,采用经验公式法、基函数回归方法以及神经网络方法进行预测,并比较了三种方法的异同之处。第二,本文运用随机过程理论,根据相关文献,采用Matlab编程实现了爆破地震波的人工模拟,得到了符合期望条件的人工爆破地震波,同时对在模拟中所用到的两种不同方法做了对比。第三,针对爆破规程利用振速进行结构评估,推导用速度位移为激励的反应谱计算方法,更符合实际使用,使用Matlab编制程序,从而计算出相应的数值解。第四,在试验及模拟数据的基础上,引入框架结构的爆破双参数损伤模型,对比规程采用的方法,采用多参数破坏准则,利用非线性软件IDARC定量地计算建筑结构受爆破地震所造成的损伤,进而评价结构的安全性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 爆破地震波的震源机制
• 1.2 爆破地震波的特点
• 1.3 爆破地震波与天然地震波的联系与区别
• 1.4 爆破地震效应安全性评价的方法
• 1.4.1 震级烈度法
• 1.4.2 峰值速度法（PPV）
• 1.4.3 反应谱法
• 1.4.4 有限元动力分析法
• 1.4.5 小波分析法
• 1.4.6 结构损伤量计算法
• 2 爆破地震效应的预测
• 2.1 引言
• 2.2 地震动经验公式法
• 2.3 基函数回归法
• 2.4 神经网络预测法
• 2.5 小结及思考
• 3 人工模拟爆破地震波
• 3.1 前言
• 3.2 模拟爆破震动波的目标谱计算
• 3.3 人工爆破地震波加速度计算
• 3.3.1 以反应谱合成功率谱的模拟
• 3.3.2 爆破地震波的人工合成实例
• 3.3.3 以功率谱密度函数求功率谱的模拟
• 3.3.4 人工爆破地震波模拟实例
• 3.5 小结及思考
• 4 爆破地震框架结构动力分析反应谱法
• 4.1 前言
• 4.2 单质点加速度为激励的反应谱曲线
• 4.3 单质点速度位移为激励的反应谱法
• 4.4 多质点系速度位移激励的动力反应
• 4.5 多质点爆破地震动速度和位移激励的动力响应反应谱方法
• 4.6 实例分析
• 4.7 小结及思考
• 5 结构爆破地震损伤评估方法
• 5.1 结构损伤研究现状
• 5.1.1 单参数破坏指数
• 5.1.2 双参数破坏指数
• 5.2 对两种破坏指数的思考
• 5.3 整体损伤指数
• 5.3.1 整体法求结构损伤程度
• 5.3.2 加权组合法求结构损伤程度
• 5.4 钢筋混凝土框架结构爆破地震破坏机理
• 5.5 框架结构的分析模型
• 5.5.1 损伤指数计算
• 5.5.2 累积滞回耗能反应分析
• 5.5.3 极限滞回耗能的计算
• 5.6 IDARC 程序简介
• 5.6.1 IDARC 的力学计算模型
• 5.6.2 IDARC 恢复力模型
• 5.6.3 IDARC 非线性分析计算方法
• 5.7 破坏等级的划分
• 5.8 小结及思考
• 6 框架结构爆破地震损伤分析
• 6.1 框架结构概况
• 6.2 材料强度的取值
• 6.3 地震动选择
• 6.4 结构计算结果
• 6.5 结构的爆破地震损伤计算
• 6.6 小结及思考
• 7 结语
• 7.1 本文工作的总结
• 7.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录