水平初位移下基础隔震结构现场动力特性测试

应用被动控制技术建成的隔震建筑,其隔震性能缺乏检测手段,因此进行隔震结构动力特性的现场测试具有重要意义。现场测试1栋4层基础隔震幼儿园,展示了试验装置、方法及所得结果,将结果与同条件下非隔震结构模型进行对比分析,探究实际隔震结构动力响应规律及减震效果。用液压千斤顶将建筑物推开使隔震层产生98 mm(对应LNR500剪应变102%)水平初位移,安装混凝土顶杆支撑建筑物;利用炸药将顶杆爆破卸载使建筑物做自由振动;最后测试和分析其动力响应等参数。分析结果表明:水平初位移条件下,隔震结构的一阶自振周期比非隔震结构显著延长,阻尼比增大;隔震层滞回曲线饱满;各楼层动力响应控制效果明显,但观察到屋顶层相比底层加速度略有放大;卸载后隔震层瞬间复位,表明隔震层具有瞬间复位特性。

考虑车轨垂向耦合福州地铁振源加速度研究

为了研究福州地铁振源系统加速度,进而可以直观准确地分析土层传播规律和衰减特性,笔者建立了车轨垂向耦合振动模型,应用了福州地铁列车和轨道参数,计算了在一定车速下,振源系统各部的垂向加速度,并分析了车速的影响。结果表明,车体振动反映了自身的自振频率;转向架、轮对、支承块和道床有一定的主频集中区,且轮对和支承块在高频区还分别存在一个高频赫兹接触运动引起的第二主频。振源系统的轨道扣件和块下橡胶垫具有较好的减振能力,随着车速的增加,垂向加速度逐渐增大,同时减振效果趋于稳定。

加层减震结构振动台试验分析

本文针对一加层减震模型结构对隔震层上下部频率比进行优化设计,对隔震层采用侧移刚度偏小值、优化值和偏大值的加层减震模型结构进行地震模拟振动台试验。试验结果表明,经过参数优化设计的加层减震模型结构有明显减震效果,在试验中使设防水准提高了一级,由直接加层的局部破坏到加层减震后的大震不坏;对于一般的加层减震结构,采用以最大限度地降低既有结构的层间位移为优化目标是合理的,具有普遍的工程意义。

地铁及地面交通环境振动实测与数值模拟研究

选取某城市具有代表性Ⅱ类场地地铁与道路交通重合段,对环境背景、地铁单独通过、重载车辆单独通过、地铁和重载车辆同时通过开展振动实测,利用Z振级和1/3倍频程频谱进行数据分析,同时建立简化有限元数值模型,并将模拟结果与实测结果进行对比分析以评价沿线环境振动影响.结果表明,简化理论分析模型可基本满足工程应用要求;地铁与重载车辆引发的环境振动衰减规律总趋势是随着水平距离的增加而呈现先迅速后平缓的减小过程,有地铁作用时,30m附近存在振动放大区;地铁与重载车辆单独作用时存在稳定的环境振动主频分别为50~60Hz和16Hz,两者共同作用存在变化范围为16~80Hz的不稳定特定主频,其变化规律符合交通类型的主导地位;当水平距离超过60m后,环境振动体现场地卓越周期,可忽略地铁及重载车辆振动影响;对于加速度频率在1Hz内的低频振动,距离和交通荷载类型的影响均不明显.研究成果可为地铁及地面交通选线设计和沿线环境振动及控制提供工程参考和理论预测依据.

福建省农村民居抗震能力现状调查与分析

福建省地处环太平洋地震带附近,有发生中强地震的可能。通过地震活动频度和经济发展状况统筹兼顾的原则,选取了福建省有代表性的8个县(市)进行农村民居抗震能力现状调查。通过调研,给出了抽样调查统计数据,分析和总结了农村民居的主要结构类型,结构的抗震性能和薄弱环节,提出了基于技术和管理层面上的提高农村民居安全性能的建议。

地铁引发邻近建筑物振动及控制研究评述

近年来,临近地铁建筑物的振动损伤和建筑物室内二次噪声问题日益突出且受到广泛关注,地铁-土体-建筑物振动传播规律和振动控制技术逐渐成为研究热点。首先论述了地铁振动的传播规律和特点,其次从地铁振源、传播路径和邻近建筑物三部分对地铁引发临近建筑物的振动及控制技术研究进展进行评述,最后总结了既有研究存在的问题并提出相关建议。主要结论显示:(1)近二十年来,地铁-土体-建筑物体系振动及控制研究发展迅速且研究成果丰富;(2)地铁振动实测与模拟能否有效结合的难题使得缺乏既有一定普遍性又有较高精度的仿真结果;(3)地铁对临近建筑影响评价标准与轨道减振降噪技术评价标准认识尚待深入,且缺乏统一规范;(4)应着力开展地铁与建筑物合建体系设计及振动控制相关研究,进一步提高城市土地利用价值。

某城市地铁沿线填充屏障的隔振预测

建立适合某城市地铁参数的车轨垂向耦合数值模型以获得振源加速度,通过适合某城市典型场地条件的隧道-土体有限元模型,在振源与控制区间设置不同参数的填充屏障对隔振效果进行预测分析。结果表明:波阻抗比为填充材料影响的主要因素,当波阻抗比越靠近1,隔振效果越差;针对该城市典型场地条件,刚性填充屏障的有效隔振频段为10~20 Hz,而柔性填充材料的有效隔振频段为40 Hz以上,且在25~40 Hz间除个别频率点外也有较好的隔振效果;6 m内填充屏障的深度增加,隔振效果显著增大,而填充屏障的宽度却无明显影响;刚性填充屏障与振源的设置距离宜大于振源埋深,只适合被动隔振,柔性填充屏障更适合主动隔振。

地铁运行引起的建筑物振动响应预测

福州地铁尚未建成时,需要对临近建筑物的振动响应进行预测。由此,建立车轨垂向耦合振动数值分析模型和隧道—土体—建筑物有限元模型,参考福州地铁振源参数及沿线典型II类场地土类型,对地铁运行后,临近建筑物的振动响应作出了理论预测。分析结果表明,地铁列车运行引发的环境振动主频以中高频振动为主,而建筑物各楼面峰值主频均为建筑物的自振频率。同时,在低层楼面存在激励振动的中高频反弹区。列车车速和单双线运行不影响建筑物的振动形态,但能显著影响楼面加速度振级。另外,当多层和小高层建筑至隧道中心水平距离小于10 m,高层建筑小于15 m及位于30 m左右处,车速超过40 km/h时,建筑物部分或全部楼层加速度振级可能超越相关规范规定的振动限值,需要考虑振动控制。

福建农村框架-砌体水平混合结构振动台试验研究

为了研究福建省农村中近年来出现的框架-砌体水平混合结构的抗震性能,以一幢实际民居为原型,进行了1/2缩尺模拟地震振动台试验,测试了模型结构的动力特性及其在不同地震作用下的试验现象和动力反应。同时,利用ANSYS软件建立了有限元模型,并将试验数据与计算结果进行了对比。研究结果表明:计算结果和试验数据吻合较好,验证了有限元模型的有效性;结构砌体部分破坏方式相似于砖混结构;结构框架部分的混凝土柱顶节点易出现应力集中;结构刚心和质心不重合且二层侧移刚度显著大于一层;在地震作用下,一层结构会发生较大的位移且同时存在扭转效应,结合较差的建筑质量,该类型结构在地震中具有较大隐患。

基于某城市地铁激励的邻近建筑振动响应预测

研究目的:某城市地铁正在建设,为取得较为可靠的地铁运行对邻近建筑振动影响的预测精度,有必要对地质条件较为特殊的该城市地铁沿线开展特定研究。本文针对该城市中软Ⅲ类场地土,建立地铁列车-轨道垂向耦合振动数值模型及隧道-土体-建筑有限元模型,参考该城市地铁参数,对邻近地铁的一般建筑在地铁运行时的振动响应作出理论预测。研究结论:(1)地铁邻近建筑的振动主频体现为结构的自振频率,且建筑低层存在地铁激励的中高频反弹区;(2)列车车速和单双线运行将显著干预邻近建筑的振动响应峰值,但对建筑的振动形态无明显影响;(3)多层建筑至隧道中心水平距离在5 m范围内,小高层与高层建筑在10 m范围内或30~40 m的振动放大区内,车速超过60 km/h时,邻近建筑全部或部分楼层振动响应可能超越相关振动限值,需进一步考虑减振控制;(4)该研究结论可为地质条件相似地区的地铁设计施工及未来的振动控制提供理论和技术支持。

某城市地铁振源系统参数影响预测

为了研究正在建设的某城市地铁振源系统,根据地铁拟采用的车型、块下胶垫和扣件等参数,建立车轨垂向耦合振动模型。计算车体、轮对和道床的垂向最大振动加速度,分析车体运行的平稳性及振源的减振效能。结果表明:该城市地铁拟采用的振源系统具有良好的减振效能;A型车车体运行平稳性优于B型车;低速时,参数的选取对振源系统的减振效能没有明显影响,随着车速的增加,减振效能呈降低趋势且不同参数间差距扩大,但当车速大于60 km/h时,减振效能趋于稳定;对减振效能的贡献,扣件最大,块下胶垫的阻尼其次,而A、B型车体和块下胶垫的刚度影响则不明显。

我国地铁与建筑物合建体系研究评述

在总结我国分离式和合并式合建建筑振动转播路径和动力特性的基础上,评述不同类型的既有合建建筑动力响应及振动控制的工程实测和数值分析的研究现状。结果表明:相较于临近地铁建筑,合建建筑在振动强度、激振频段、低频敏感频段、水平振动量级和振动形态等方面具有显著不同;为改善合建建筑的振动环境,可通过降低车体重量、改善轮轨接触面和选择适合的减振轨道与扣件等手段对振源进行振动控制,还可采用整体浮置或局部浮置等隔振方法进行上部结构振动控制。为此,应在适用于合建建筑的通用耦合计算模型、减振轨道实际控制效果、制定匹配合建建筑的振源频率、开发具有针对性的隔振装置产品、浮置隔振中参数优化与关键部位的构造设计等领域进行深化研究。

浅析土木工程专业生产实习教学改革与质量提升

生产实习是土木工程专业一个重要的实践环节。结合当前就业形势,分别从实习周期、实习基地、学生参与情况以及成绩考核等方面分析了生产实习中存在的各种问题。分析结果表明,应重视实习基地建设,采用校企合作模式,延长实习周期,将实习融入之后的学习中,调动学生的积极性,注重对学生动手能力及分析问题解决问题等能力的的培养,并构建一个多元化的考评体系,让生产实习达到预期的效果。

层间隔震结构工作机理研究

本文建立了层间隔震结构动力分析模型,对层间隔震结构地震反应的主要影响系数进行了分析。结果表明:在一定的频率比范围内,当隔震层的位置较高时,隔震结构下部位移和上部加速度均显著减小,表现出与TMD相似的工作机理;当隔震层的位置较低时,隔震结构下部位移和上部加速度均变化不明显,其工作机理与基础隔震相似。隔震层的阻尼比对层间隔震结构的减震效果也有较大影响,阻尼比越大,减震效果越好。

高位层间隔震结构地震反应参数影响研究

针对考虑参数优化的层间隔震结构振动台试验中,传统抗震结构与隔震层位于结构较高位置时的试验部分进行仿真分析,验证了层剪切计算模型的合理性。并采用两质点计算模型,经过分析拟合得到能使高位层间隔震结构减震效果达到整体最优的设计参数。

福建沿海石结构房屋抗震性能调查与分析

福建位于华南沿海地震带,地震构造复杂,地震活动活跃,而福建沿海地区现存大量的石结构房屋存在严重的抗震隐患。选取4个县(市)对村镇石结构房屋开展抗震性能调查,从结构特征、施工技术、构造措施和后期改建等方面对其抗震薄弱环节进行分析,提出了有针对性的改进建议。

考虑高阶效应的高层基础隔震结构振动与控制

为了研究高层基础隔震结构的高阶效应及其控制方法,揭示了高层基础隔震结构的高阶效应机理。以实际工程为原型,进行了1/15比例的缩尺模型地震振动台试验,同时建立有限元模型,通过时程分析方法获得加速度与位移响应,并将分析结果与试验数据进行对比验证了有限元模型的有效性。研究结果表明:在一定条件下,高层基础隔震结构高位部分可能产生较明显的高阶效应,其响应突变层位置基本置于高位部分质量与结构总质量占比约为1/5处;8度罕遇地震作用下,结构顶部加速度放大系数超过2,响应突变层附近层间位移角超过1/100,该类型结构可能具有较大安全隐患;提出的基础隔震与TMD混合减震方案和基础与层间混合隔震方案均能有效的解决高层基础隔震结构的高阶效应,其中基础隔震与TMD混合减震方案振动控制效果能达50%左右;基础与层间混合隔震方案的最佳减震效果可接近50%。

福州地铁运行引起的环境振动加速度预测分析

建立了车轨垂向耦合振动数值模型和隧道-土体有限元模型,总结了地铁沿线典型场地土分布,利用车轨垂向耦合模型获得振源加速度,通过隧道-土体有限元模型对福州地铁运行引起的环境振动加速度进行了预测分析。结果表明,福州市场地类别以II类和III类为主,环境振动加速度振级随着距离的增加呈减小的趋势,且III类场地低频成分更加丰富,可能引发频率相近的建筑物和精密仪器的共振;两种场地类型均存在一个振动放大区,且III类场地的振动放大区的幅度更大,范围更广;在一定的距离范围内,环境振动加速度主频体现了扣件轨道共振频率,对于加速度主频和2 Hz以下的低频振动,距离的影响不明显;环境振动加速度振级随着车速的增加而增大;载客量的增加仅有限的增大40 m范围内的环境振动;列车单线运行时引起的环境振动加速度振级比双线运行时有较明显的降低,且III类场地的降幅大于II类场地。

组合屏障在地铁沿线环境振动控制中的应用

隔振空沟、刚性填充屏障和柔性填充屏障在不同方面应用各有一定的局限性.建立适合于某城市地铁振源参数和沿线场地条件的车轨垂向耦合数值模型和隧道-土体有限元模型,设计3种组合屏障,对至隧道中心一定水平距离设置组合屏障后不同位置的地表面进行了隔振效果预测分析.结果表明:采用合适的组合屏障,能在相应的频段内有效的降低环境振动至合理限值区内;混凝土中空屏障的有效隔振频段为5~15Hz,克服了刚性填充屏障有效隔振频段距离影响的同时,对中高频段的振动放大效应也有了明显抑制作用;混凝土泡沫屏障兼具刚性和柔性填充屏障的隔振行为,除25~40Hz频段外,表现出较为稳定的隔振效果,特别是远距离的中高频段;泡沫混凝土中空屏障除25Hz的单点外,全频段在不同距离上拥有更加稳定隔振效果,不仅能将刚性填充屏障的中低频隔振优势发挥至屏障后更远场地,而且能有效提升中高频段的隔振水平.研究成果可针对相似于该城市场地条件,为不同设计施工条件下地铁沿线场地隔振提供参考.

考虑参数优化的层间隔震结构振动台试验研究

为了研究隔震层在不同位置的层间隔震结构减震效果,验证层间隔震结构参数优化理论,建立了不同隔震层位置的层间隔震结构模型,优化了隔震层上下部频率比,对隔震层采用侧移刚度偏小值、优化值和偏大值的层间隔震结构模型进行地震动模拟振动台试验。试验结果表明,层间隔震技术能有效地降低结构地震反应,减震效果随着隔震层位置的升高而逐渐降低;经过参数优化设计的层间减震体系能在最大限度地降低隔震层下部结构层间位移反应的同时,有效地控制隔震层上部结构绝对加速度反应;同时研究表明,在实际工程中,进行理论计算的优化侧移刚度值和由橡胶隔震支座的类型和数量决定的实际优化侧移刚度值存在一定的误差是允许的。