空沟-波阻板联合隔振屏障的试验研究与数值分析

采用模型试验和数值模拟相结合的方法研究了空沟-波阻板联合隔振屏障对竖向简谐荷载的隔振效果。首先,对比了空沟-波阻板联合屏障与空沟屏障的隔振效果,试验结果表明:空沟-波阻板联合屏障在各个激振频率下的隔振效果均优于空沟屏障,在低频段最为明显。然后,结合完全匹配层吸收边界,利用COMSOL建立了简谐荷载作用下弹性半空间中设置空沟-波阻板联合隔振屏障的三维有限元模型,并通过加速度振幅衰减系数来评价隔振效果,研究了空沟-波阻板联合屏障的几何参数对其隔振效果的影响。结果表明:空沟-波阻板联合屏障的几何参数对其隔振效果影响较大。其中,空沟深度越大,隔振效果越好,但在频率较低时有所不同;波阻板深度以及屏障长度越大,联合屏障的隔振效果越好。此外,空沟-波阻板联合屏障更适用于近场主动隔振。

二维地基中空沟-波阻板联合隔振屏障分析

针对地基隔振控制,提出了一类新型的空沟-波阻板联合隔振屏障,并对其隔振性能进行了数值分析。首先,利用复伸展坐标变换,在频域内建立了完全匹配层(perfect matched layer, PML)吸收边界的控制方程;其次,利用Galerkin近似技术,给出了以位移为基本未知量的二阶非分裂格式PML的频域有限元计算列式;最后,通过数值算例分析了空沟-波阻板联合隔振屏障的物性参数(地基与波阻板的模量比)、几何参数(空沟深度、波阻板深度)以及载荷参数(振动波频率)等对其隔振性能的影响规律。结果表明,空沟-波阻板联合隔振屏障结合了空沟和波阻板各自的优势,可以有效地控制不同频率振源引起的地基振动。