基于常时微动的单结构面危岩体损伤识别实验

危岩体的动力学参数能够表征危岩体与基岩之间结构面的损伤,实际工程中人工激励危岩体较为困难,因此,如何根据场地常时微动特征识别危岩体动力学参数仍是亟需解决的问题.本文将常时微动激励下的危岩体振动问题归为欠阻尼条件单自由度结构受迫振动问题,将危岩体频谱幅值与基岩频谱幅值之比作为相对幅值谱,通过相对幅值K>1的最大峰值点对应的频率得到危岩体的一阶固有频率.以宏观裂缝控制型危岩体(悬臂式和错断式危岩体)及微观裂隙控制型危岩体(滑移式危岩体)为研究对象,通过模型实验验证了常时微动条件下测量危岩体一阶固有频率的可行性,通过切割裂缝模拟悬臂式危岩体和错断式危岩体结构面损伤弱化,发现随着损伤程度加剧,一阶固有频率呈明显下降趋势;通过水溶胶冻结融化模拟滑移式危岩体结构面损伤弱化,随着损伤程度加剧,其一阶固有频率无明显变化,高频段的重心频率发生明显变化.实验结果表明对于宏观裂缝控制型危岩体结构面损伤可通过危岩体的一阶固有频率进行识别,对于微观裂隙控制型危岩体结构面损伤可通过危岩体高频段的重心频率变化进行识别,将两者综合起来对危岩体结构面损伤进行识别将更加有效.

基于常时微动观测的城市建筑物共振效应评价及地震安全韧性提升研究

为了掌握呼和浩特市区建筑结构与场地的共振效应,以代表性钢筋混凝土结构和整体城区场地为研究对象,通过实地调查和常时微动观测收集数据,①分析不同建设年代、楼层和形状的431栋建筑物的结构自振周期及其振动特性,并通过214个场地的固有周期,推测整体城区场地固有周期及其分布规律。②对未来地震中观测建筑物的潜在共振风险进行等级划分,发现高、中、低风险等级的建筑物分别占21%、15%、64%。③在研究结果的基础上,提出地震安全韧性提升方法,从而为呼和浩特市区地震安全与防震减灾工作提供科学依据。

常时微动测试在汶川地震甘肃灾区建筑结构震害调查中的应用

为了调查2008年5月12日汶川MS8.0大地震所造成的建筑结构震害和次生地质灾害特点并研究其破坏机理,本文开展了对甘肃灾区部分典型场地和房屋的常时微动测试与分析研究。结果表明不同震害程度房屋的常时微动测试结果与其实际破坏情况有着良好的一致性。

基于常时微动观测的钢筋混凝土建筑物振动特性及其地域差异

以呼和浩特市区钢筋混凝土建筑物为研究对象,实施常时微动观测,分析了建筑物的振动特性,以及通过把呼和浩特市与其他地区的观测数据进行比较研究,初步探索了钢筋混凝土建筑物振动特性的地域差异,并得出如下结论:1建筑物的第一次共振周期与楼层数或高度存在正相关关系,而楼层相同时则与建筑年代呈反相关关系,且大多数建筑物具有短轴方向的共振周期与长轴方向相同或较之偏大等特征。2大多数建筑物与地基间有着一定的相互作用。3同样建筑比较而言,福冈市的建筑物共振周期最小,乌兰巴托市最大,呼和浩特市和台中市的建筑物共振周期因长、短轴方向差异而大小不同。

基于常时微动观测的呼和浩特市区地基土振动特性及分类研究

以呼和浩特市区地基土为研究对象,实施线状样点常时微动观测,从而掌握了观测场地的振动特性及其空间变化规律.同时,以观测到的卓越周期为基础,通过经验性分析法,划分了观测地区地基土种类.研究结果表明,研究区地基土卓越周期为0.21～1.25s,从北部往南逐渐增大然后变小,从城市中心偏西南部地区的卓越周期最大,推定的地基土分类为以异常松软而很厚的土为主,往北靠近大青山地区的地基土呈现逐渐变硬的趋势.该研究成果可为呼和浩特市区城市规划、土地利用、工程抗震及震害预测提供参考.

常时微动在地基勘察工程中的应用

本文讨论了利用常时微动的卓越周期和振幅对地基进行分类，并求取软弱层地基的横波平均速度及软弱层厚度，进而对工程地基进行评价。

基于常时微动观测的呼和浩特市RC建筑物振动特性

2008年汶川地震灾害调查结果表明，我国中西部经济欠发达地区的建筑物及早年建造的部分建筑物抗震性能均不能满足现行国家有关规范标准要求。内蒙古自治区属于经济欠发达的中西部地区，地震活动频繁，未来在呼和浩特—包头、乌海和五原—杭后—临河等地区发生地震概率较高。因此，内蒙古地区建筑物振动特征的掌握在城市减灾防灾工作中具有重要意义。

常时微动、面波、检层法在场地土测试中的综合应用

采用常时微动、瑞利面波、检层纵横波法对场地进行了测试,取得了较好的效果。用卓越周期对场地土类别划分了三类;面波测试结果对中硬土场地产生的原因进行了有效解释;钻孔纵横波测试提供了场地土的动力学参数。对三种测试结果进行了比对分析,说明了各种测试方法的有效性和准确性,最后给出了测试结论并根据测试结果对场地建筑的地基处理方式提出了合理的建议。

Matlab在常时微动法的数据处理中的应用

采集到的场地常时微动记录通常很难满足平稳随机过程的假设,而与采集仪器捆绑在一起的数据处理软件功能往往过于简单,无法满足复杂的数据分析要求.同时,依靠传统的计算机编程实现较为困难.Matlab提供了一批功能强大的库函数,易于调试,不需要高深的编程技巧和数学知识,从而有效、快速地解决上述问题.

常时微动测试在抗震设计上的应用

简要介绍了常时微动的基础知识、分类、研究现状及其在抗震设计工程中的应用。

常时微动测试在工程场地评价中的应用与发展

结合作者主持的上海中心大厦、2010年上海世博会中国国家馆等典型工程,在对常时微动测试发展历史及现状进行综合述评的基础上,详细介绍了常时微动测试的基本原理、现场测试、信号分析等内容,论述了常时微动测试技术在工程场地评价中的应用与发展,可以为相关的工程技术人员提供参考。

基于常时微动的建筑群振动特性及其抗震能力分布推测

采用常时微动观测手段,探索反映建筑群实际抗震能力分布规律的推测方法。首先以呼和浩特市区钢筋混凝土结构的建筑群为例,选出431栋楼层、年代、形状不同的建筑物,进行常时微动观测并收集其面积、高度和用途等基本信息,掌握代表性建筑物的固有频率和建筑群的振动特征。其次采用柴田建筑群抗震能力分布推测和统计学方法,利用建筑群振动特征求出建筑群整体抗震能力的对数正态分布曲线,该曲线的标准偏差为0.409,平均值为-0.005。研究结果表明:建筑群的短轴方向和长轴方向的抗震能力分布几乎相同;用途不同的建筑物其抗震能力分布曲线存在差异,住宅建筑物抗震能力分布较集中于标准值附近,非住宅建筑物的比较分散;呼和浩特市区低于标准抗震能力的建筑物占比为41%,较日本东北地区柴田建筑群模型的低标准建筑物高出9%。本研究的研究成果将为城市建筑群的实际抗震能力分布推测、建筑群模型构建及震害评估提供参考。

基于常时微动的建筑群垂向振动特性监控仿真

利用当前方法监控建筑群垂向振动特性时,没有对垂向振动信号进行预处理,导致监控效果不够优秀、效率低、稳定性较差,因此提出基于常时微动的建筑群垂向振动特性监控方法。采用常时微动仪对建筑群的四个方位的垂向振动信号采集与记录;利用小波分析法,根据有用信号与噪声在各变换尺度中传播的特性不同,在频段上相互叠加情况下进行去噪处理,提高监控效果;通过自适应幅值算法,对信号片段进行切分,实现建筑群垂向振动特性监控。实验对比结果表明,所提方法的监控效果更优秀,效率更高,稳定性更好。

场地土测试中常时微动、面波、检层法的综合应用

采用常时微动、瑞雷面波、检层纵横波法对场地进行了测试,取得了较好的效果。用卓越周期对场地土类别划分了三类;面波测试结果对中硬土场地产生的原因进行了有效解释;钻孔纵横波测试提供场地土的动力学参数。接着对三种测试结果进行了比对分析,说明了各种测试方法的有效性和准确性,最后给出了测试结论并根据测试结果对场地建筑的地基处理方式提出了合理的建议。

东日本大地震后某校舍抗震加固改造与效果评估实验研究

2011年东日本大地震后,校舍建筑的抗震加固变得极为迫切。针对日本某校舍建筑的抗震加固工程展开计算分析及实验研究。首先阐述既有校舍建筑的结构特征及抗震鉴定结果,提出纵向采用钢支撑框架提高强度,首层横向新设剪力墙以及增厚楼梯间楼板的加固方案。随后,利用无线振动测试系统在校舍建筑抗震加固前后进行常时微动测试实验,分别从整体与局部角度分析加固前后校舍建筑加速度响应、固有周期以及振型等参数变化。最后,对比分析有限元计算及测试结果,阐述抗震加固方法及位置对原有建筑的性能影响,验证抗震加固方法的有效性。结果表明:采用钢支撑框架的加固方法有效提高既有校舍建筑的强度,加固后加速度响应值约降低至加固前的1/3,加固方法起到提高整体强度、改善刚度分布及结构整体性作用;固有周期以及加速度响应放大倍率的变化与该校舍抗震加固方法较吻合,表明基于振动测试的研究方法能够有效评估抗震加固措施的效果。研究成果可为既有校舍建筑的抗震加固方案选取及性能评估提供参考。

关于地微动若干问题的探讨

文中对地微动的应用、分类、性质、测量物理量的选取、幅频特性的表征、记录分析及数据处理等问题,进行探讨,谈了一些看法与认识,并援引某些研究者的研究结果,以资作证。

高能同步辐射光源土体动力学参数反演方法

考虑到土体动力学参数是高能同步辐射光源等大科学装置环境微振动控制中场地振动响应评估的一个重要条件,基于常时微动测试提出土体动力学参数反演的方法,并在高能同步辐射光源现场开展了常时微动测试方法、单频激振器稳态激励法和锤击瞬态激励法原位试验和对比验证.试验结果表明,常时微动测试方法反演得到的土体动力学参数与其他2种方法的结果相差不大于15%,反演计算得到的土体相速度与实测相速度相差不超过5%.常时微动测试土体振动响应以Rayleigh波为主,具有测试设备便捷、测点振动响应相干性要求不高、不需要考虑测点与振源距离等优点.常时微动测试可为大科学装置场地土体动力学参数反演提供更简便可靠的分析方法.

场地卓越周期的讨论与测定

本文提出了工程抗震设计中场地卓越周期的分类及确定方法 ,阐述了场地卓越周期与特征周期的关系 ,讨论了常时微动与地脉动的区别与联系。结合工程实例 ,介绍了卓越周期的测定。

隧道衬砌自动化检测及健康评价技术研究

为进一步提高隧道衬砌的自动化检测及健全度评价技术,基于无损检测技术开展了非可视化高速摄影检测技术和常时微动检测技术研究。非可视化高速摄影检测技术能够实现衬砌表面病害高速检测、自动识别与提取,检测系统行车速度可达到100 km/h,裂缝检测精度可达到0.2 mm(检测车速度100 km/h);常时微动检测技术能够实现提取隧道衬砌内部异常点(包括裂缝和空洞)的自动检测,具有小型化、抗干扰能力强、精度高、无需额外震源等优势。健全度评价方面,提出分形维数、常时微动平均合成谱RAS(resultant average spectrum),结合TCI(tunnel-lining crack index)实现隧道衬砌病害特征的定量化描述,3个指标可以综合考虑裂缝的宽度、长度、方向、数量、交叉分布以及衬砌内部异常等特性,相互结合可以更为准确地确定损伤衬砌段。