爆破地震波作用下框架与地基基础协同工作体系的动力反应

爆破地震波作用下框架与地基基础协同工作体系的动力反应

李秀[1]2004年在《爆破地震波作用下框架与地基基础协同工作体系的动力反应》文中提出在国民经济迅速发展的今天,城市高层建筑的岩石地基开挖、大型水电站的建设施工、其它地下结构的建设以及各种拆除工程中爆破技术得到了广泛的应用,在当前的技术条件下,爆破法是最具竞争力的、最经济合理的施工方法。但是爆破法带来高经济效益的同时,爆破公害对环境的影响日显突出,如爆破地震波在地质材料中的传播及对地下结构的作用,往往引起结构不同程度的损伤。这种消极效应如不加以有效地控制,往往会带来安全隐患。因此,建筑物在爆破地震效应作用下的安全度已日益成为急待解决的课题。本文对爆破地震波的生成和爆破地震波对框架结构的影响进行了研究,对框架结构的抗爆性能进行了分析,并对框架结构在爆破地震波作用下的安全性作了评估。 通过理论分析与观测途径研究地震波的各种特性是估计爆炸地震效应的主要方法。因此本文对爆炸地震波的基本特性包括位移振幅、周期、持续时间、震中距等与爆炸地震效应的关系进行了研究,并提出了一种简单有效的人工模拟爆破地震波的方法。并利用有限元方法建立了边坡岩石深孔爆破模型,爆破地震的产生过程进行模拟,获得距爆孔一定距离范围内岩体某点的加速度时程曲线,即取得了爆破地震波。 本文重点将所取得的爆破地震波输入框架与地基、基础协同工作体系,对爆破地震波作用下框架与地基基础协同工作的反应进行了时程分析。并且将框架与地基基础协同工作体系分别在爆破地震波和常规地震波作用下的受力和变形特性进行了对比分析,得出以下结论:1)爆破地震波作用下结构的动力反应与常规地震波(构造地震)作用下结构的动力反应有较大差异,爆破地震波由于作用时间短,虽然峰值加速度比常规地震波大得多,但结构的动力反应不是很大。只有对其进行时程分析,才能对其安全度进行全面评估;2)考虑框架与地基、基础协同工作后,在地震作用下,结构的动力特性和地震反应不仅取决于结构本身的刚度,而且与地基特性,基础形式等有密切的关系。由于地基土及基础的参与工作,对其上部结构的地震反应(包括位移反应和内力反应)均有显着影响。且地基土越软,相互作用效果越明显。

汪芳[2]2006年在《框架结构在爆破地震波作用下的动力安全性分析》文中研究说明近些年来,随着工程爆破技术的成熟和发展以及其带来的显着经济效益,城市高层建筑的岩石地基开挖、大型水电站的建设施工、其它地下结构的建设以及各种拆除工程中爆破技术得到了广泛的应用。爆破法带来高经济效益,工程爆破事业在蓬勃发展的同时,也存在诸多问题。爆破公害对环境的影响日显突出,如爆破地震波在地质材料中的传播及对地下结构的作用,往往引起结构不同程度的损伤,甚至出现结构破坏的严重后果,引发各种民事纠纷,阻碍了爆破事业的发展。因此,对于爆破地震效应的研究以及爆破安全控制方面的课题受到广泛的关注。本文对爆破作用下框架结构的动力反应进行了研究,并对框架结构在爆破作用下的安全性作了评估。 本文查阅了大量国内外关于爆破对房屋作用的研究文献,详细地分析了目前国内外的研究现状和存在的不足,并针对论文所要解决的问题学习了相关的理论知识。包括对岩石的爆破机理,岩石爆破过程中应力波的产生和岩石爆破动力荷载的模拟分析;对所建的岩石爆破与框架房屋一体化震动体系各组成部分的本构关系模型、力学模型进行了分析研究;研究了结构对爆破震动响应的动力分析方法,以及利用有限元法进行动力分析的步骤及原理。 本文重点运用非线性有限元方法,建立了岩石爆破-地基-框架房屋动力反应一体化叁维有限元实体模型,模拟爆破工况,在爆破孔上直接输入爆破动荷载,对其进行了非线性有限元动力分析(模态分析和瞬态动力分析),得到体系的固有频率、振型、加载时间历程各阶段的整体变形情况以及框架房屋的动力反应特性;另外,选取常规(构造)地震波,输入地基—基础—框架房屋协同工作有限元模型。并将两种情况下的房屋分别进行动力分析,获得结构的内力、变形等信息,加以比较,对爆破作用下的房屋的安全性进行评价。综上所述,得出以下结论:(1)所建的一体化模型能真实的模拟爆破工况,研究成果为工程实际中设计更合理的爆破方案提供了辅助参考。(2)爆破地震波作用下结构的动力反应与常规地震波(构造地震波)作用下结构的动力反应有较大差异,只有对其进行时程分析,才能对其安全度进行全面评估。(3)爆破地震波虽然加速度峰值比所选的常规地震波大,但是结构的动力反应却远远没有常规地震波大,因为爆破地震波的持续时间较短,所以对结构的影响较小。

黄立华[3]2007年在《地基基础与框架结构协同抗震的数值模拟分析》文中研究指明对爆破地震波作用下框架结构进行了动力分析,建立了爆破地震波作用下框架体结构的时程分析方法,并将爆破地震波输入框架与地基、基础协同工作体系,对爆破地震波作用下框架与地基、基础协同工作的反应进行了实例分析,通过与底部刚结构模型在爆破地震波作用下的动力反应进行比较,分析了两种结构模型的动力反应特点。

陈巍[4]2007年在《爆破对结构的影响分析》文中认为近些年来,随着城市地下空间开发利用规模的不断扩大,《人民防空法》的坚决执行,我国经济改革的发展及以经济建设为中心政策进一步贯彻,人防工程建设也得到迅速发展,带有大型地下室(或人防)的建筑结构在城市中心区域大量增加,现有的大批人防工程,不再仅仅是战备工程,同时还具有多种多样的平时使用功能,产生了十分明显的战备效益、经济效益和社会效益。每年的人防工程面积与城市各类办公、住宅面积成比例地增加,人防工程很好地贯彻了“平战结合”的战略方针,全国人防工程平时使用率已达50%以上,有些城市更高,已达60%以上。但与此同时爆破对此类结构整体影响较大。因此有必要对其进行近一步研究。随着工程爆破技术的成熟和发展以及其带来的显着经济效益,城市高层建筑的岩石地基开挖、大型水电站的建设施工、其它地下结构的建设以及各种拆除工程中爆破技术得到了广泛的应用。爆破法带来高经济效益,工程爆破事业在蓬勃发展的同时,也存在诸多问题。爆破公害对环境的影响日显突出,如爆破地震波传播及对地下结构的作用,有时引起结构不同程度的损伤,甚至出现结构破坏的严重后果,引发各种民事纠纷。因此,对于爆破地震效应的研究以及爆破安全控制方面的课题受到广泛的关注。本文查阅了大量国内外关于爆破对房屋作用的研究文献,对爆破作用下框架结构的动力反应进行了研究,详细地分析了目前国内外的研究现状和存在的不足,并针对论文所要解决的问题学习了相关的理论知识。研究了结构对爆破震动响应的动力分析方法,以及利用有限元法进行动力分析的步骤及原理。运用爆破地震波的简化计算,在爆破冲击荷载作用下,当建筑物与爆源距离大于2~5m时,可以将弹性球面波近似按平面波处理,对爆破地震波加速度时程进行积分转化为速度时程,并转化为相应的应力时程,依据底部剪力法简化计算结构的反应并结合非线性有限元方法,建立了岩石-地下室基础-框架房屋动力反应一体化叁维有限元实体模型,对其进行了非线性有限元动力分析(模态分析和瞬态动力分析),得到体系的固有频率、振型、加载时间历程各阶段的整体变形情况以及框架房屋的动力反应特性,获得结构的内力、变形等信息加以比较。

汪芳[5]2006年在《房屋结构在爆破地震波下的非线形动力反应分析》文中研究说明运用有限元分析软件模拟了岩石深孔爆破过程中,爆破对周边房屋结构的动力响应。将所取得的爆破地震波输入地基、基础与框架的协同工作体系,对爆破地震波作用下框架与地基基础协同工作的反应进行了非线性动力时程分析。通过与底部刚结的结构模型在爆破地震波作用下的动力反应进行了分析比较,分析了两种结构模型的特点。

龙晓鸿, 潘玲, 李黎[6]2007年在《爆破地震波作用下框架结构与地基基础协同工作时程分析》文中提出爆破地震波荷载不同于构造地震波荷载。本文采用ANSYS有限元分析程序,分别对爆破地震波作用下框架结构在考虑基础固结及考虑地基基础协同工作两种情况进行了空间对比时程分析;并针对协同工作体系,研究了其在爆破地震波和构造地震波作用下的动力特性。分析结果表明:基础固结模型的位移响应较之协同工作模型要小得多,但其内力响应却有所增大,局部还存在突变的情形;此外还得出了两种波作用下结构的动力反应存在较大差异。

魏文晖, 汪芳, 李秀[7]2006年在《深孔爆破对房屋结构的非线性动力反应》文中研究表明运用有限元分析软件模拟了岩石深孔爆破过程中,爆破对周边房屋结构的动力响应。建立了岩石深孔爆破的有限元模型,对爆破地震的产生过程进行模拟,获得距爆孔一定距离范围内某区域的加速度时程曲线,即爆破地震波;在此基础上,将所取得的爆破地震波输入地基、基础与框架的协同工作体系,对爆破地震波作用下框架与地基基础协同工作的反应进行了非线性动力时程分析。并与底部刚结的结构模型在爆破地震波作用下的动力反应进行了比较,分析了2种结构模型的特点。

李秀[8]2013年在《爆破地震波作用下框架与地基协同工作》文中研究表明运用大型有限元分析软件ANSYS建立框架与地基协同工作体系的叁维有限元模型,将爆破地震波输入框架与地基协同工作体系中的基岩采用时程分析法进行非线性分析,并与底部固结框架结构的动力反应进行对比分析。

李秀, 鲁群[9]2011年在《用ANS YS分析爆破地震波作用下框架结构动力反应》文中指出运用大型有限元分析软件ANS YS模拟了岩石深孔爆破的过程并取得了爆破地震波曲线;然后建立框架与地基协同工作体系的叁维有限元模型,将此爆破地震波输入框架与地基协同工作体系中的地基中,采用有限元方法进行时程分析,并对不同地基土的框架与地基协同工作体系的动力反应进行对比分析。

祝文化, 明锋, 李新平[10]2011年在《爆破地震波作用下框架结构的高程响应分析》文中提出通过建立爆破地震波作用下框架结构的非线性时程分析方法,对爆破荷载作用下的框架结构进行动力分析,采用现场实测的爆破振动信号,对邻近爆区的厂房结构进行分析。结果表明:建筑物的高度对爆破质点振动速度和位移具有明显的放大作用,而且速度放大效应比位移放大效应大,并确定了由高度差引起的放大系数。

参考文献:

[1]. 爆破地震波作用下框架与地基基础协同工作体系的动力反应[D]. 李秀. 武汉理工大学. 2004

[2]. 框架结构在爆破地震波作用下的动力安全性分析[D]. 汪芳. 武汉理工大学. 2006

[3]. 地基基础与框架结构协同抗震的数值模拟分析[J]. 黄立华. 山西建筑. 2007

[4]. 爆破对结构的影响分析[D]. 陈巍. 武汉理工大学. 2007

[5]. 房屋结构在爆破地震波下的非线形动力反应分析[J]. 汪芳. 中国水运(理论版). 2006

[6]. 爆破地震波作用下框架结构与地基基础协同工作时程分析[J]. 龙晓鸿, 潘玲, 李黎. 工程抗震与加固改造. 2007

[7]. 深孔爆破对房屋结构的非线性动力反应[J]. 魏文晖, 汪芳, 李秀. 武汉理工大学学报. 2006

[8]. 爆破地震波作用下框架与地基协同工作[J]. 李秀. 中国水运(下半月). 2013

[9]. 用ANS YS分析爆破地震波作用下框架结构动力反应[J]. 李秀, 鲁群. 中国水运(下半月). 2011

[10]. 爆破地震波作用下框架结构的高程响应分析[C]. 祝文化, 明锋, 李新平. 第十二届全国岩石动力学学术会议暨国际岩石动力学专题研讨会资料之一. 2011

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