爆破震动下框架结构动力响应的现场实测与数值模拟研究

论文摘要

近年来,我国城市化速度逐步加快,城市建设规模越来越大。爆破技术在城乡建设中的应用也变得越来越广泛了。爆破施工给周边环境和人们的正常生活带来了很多不利影响,从而受到更多关注。过去,我们常以质点峰值振速为安全判据,但是这种评价体系由于其片面性己经越来越不能满足当前工程爆破震动安全的要求了,从而有必要更深入的研究。本文以爆破地震波的特征及相关因素为切入口,对深圳市留仙洞场平工程爆破震动测试结果分析:一方面分析了本场地爆破地震波的传播特点;另一方面通过回归分析求得爆破地震波衰减的经验公式,并得出适合本工程采用的不同区段的安全用药量,从而为进一步有效控制爆破地震动造成的危害提供参考。为了能比较直观地反映建筑物对爆破地震动的响应,本文运用ANSYS有限元分析软件建立多层框架结构的三维计算模型,对其进行结构动力响应时程分析。首先,通过现场实测得到爆破地震波,以调整后的地面波为结构震动输入,采用时程分析法得到的结果与实测结构响应两方面来说明结构的震动响应特点。然后分别计算了天然震波和爆破地震波作用下顶层水平位移的时程曲线、水平位移沿楼高的分布曲线以及顶层加速度的时程曲线。进一步指出与天然地震相比,爆破震动对框架结构的破坏力较小,但对人来说震感强烈。由此,最后本文还进引入烦恼率模型来探讨爆破震动环境下人体舒适度问题,并提出建议考虑加速度限值,以控制爆破对人体的不适影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题来源与背景
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 相关领域的研究现状
• 1.4.1 爆破地震波相关研究及现状
• 1.4.2 爆破震动效应的研究
• 1.4.3 爆破震动危害评价标准
• 1.4.4 建筑物对地震波响应的理论和方法
• 1.5 课题研究的主要内容和工作
• 第2章 爆破震动传播规律的现场实测研究
• 2.1 引言
• 2.2 爆破地震波的产生及其特性
• 2.3 爆破地震波的衰减规律
• 2.4 爆破震动现场测试
• 2.4.1 工程概况
• 2.4.2 爆破震动监测的内容与仪器
• 2.4.3 测点布置情况与观测情况汇总
• 2.5 爆破震动传播规律研究
• 2.5.1 爆破地震波的频谱特性
• 2.5.2 爆破振动速度回归分析
• 2.5.3 爆破震动对周围建筑影响的初步评价
• 2.6 本章小结
• 第3章 框架结构爆破环境影响的试验研究与数值模拟
• 3.1 引言
• 3.2 框架结构爆破环境激励的现场实测
• 3.2.1 结构对象概况
• 3.2.2 爆破震动下结构的测试
• 3.2.3 地基基础的影响
• 3.3 框架结构有限元建模
• 3.3.1 建模方法
• 3.3.2 参数设置
• 3.3.3 模态分析
• 3.3.4 结构阻尼
• 3.4 框架结构爆破环境激励的数值模拟
• 3.4.1 爆破地震波的响应分析
• 3.4.2 与实测爆破震动响应的对比
• 3.4.3 与自然地震波的响应对比
• 3.5 框架结构在爆破环境中人体舒适度分析
• 3.5.1 爆破振动舒适度问题的提出
• 3.5.2 基于烦恼率模型的振动舒适度评价方法
• 3.5.3 实测结构震动舒适度验算
• 3.5.4 爆破震动容许峰值加速度
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢