城市公路高架橋系統(tǒng)環(huán)境振動(dòng)研究.pdf

1、以國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目——“高架路誘發(fā)周邊建筑物二次振動(dòng)理論及控制技術(shù)”(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：50578046)為依托，通過實(shí)測分析和理論方法，針對(duì)城市公路高架橋系統(tǒng)誘發(fā)環(huán)境振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理和傳播規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究，建立起相關(guān)分析理論，給出分析過程，并與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)減震技術(shù)相結(jié)合，研究城市公路高架橋系統(tǒng)誘發(fā)建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)的減振理論與技術(shù)，從而有效地控制和減少城市公路高架橋系統(tǒng)誘發(fā)振動(dòng)對(duì)周邊建筑結(jié)構(gòu)物的危害，保障城市公路高架橋周邊地區(qū)居民的生活質(zhì)量以及振動(dòng)

2、敏感結(jié)構(gòu)正常工作，具有非常重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。本文主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)的理論、實(shí)測和試驗(yàn)研究：
　　1為方便系統(tǒng)深入研究高架路振源系統(tǒng)，首先給出根據(jù)指數(shù)分布模擬車列的方法，以及建立跨度不同、各跨剛度不同、單位長度質(zhì)量不同、中間帶彈性支承、不同邊界條件下多跨歐拉連續(xù)梁模態(tài)函數(shù)的求解方法；然后考慮車-橋-墩相互耦合作用，建立起車輛荷載作用下城市公路高架橋振源系統(tǒng)時(shí)程分析理論和演變隨機(jī)振動(dòng)分析理論。
　　2針對(duì)

3、場地振動(dòng)傳播問題，在理論上，采用矩陣分析方法，根據(jù)相鄰層連接處平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件，建立起移動(dòng)荷載作用下三維層狀土層振動(dòng)分析理論，該方法可用于求解三維層狀場地在移動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)問題；數(shù)值分析上，直接以加速度作為輸入，建立場地振動(dòng)有限元分析模型，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果對(duì)比，表明振動(dòng)傳播有限元數(shù)值模擬分析可初期用于對(duì)環(huán)境振動(dòng)影響的定性分析。
　　3從兩方面入手系統(tǒng)研究環(huán)境振動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，一方面采用自編有限元程序，建立兩

4、跨一榀框架結(jié)構(gòu)分析模型，以實(shí)測環(huán)境振動(dòng)波作為輸入，在時(shí)域和頻域內(nèi)對(duì)框架結(jié)構(gòu)分析模型受環(huán)境振動(dòng)影響進(jìn)行深入分析，并探討樓層數(shù)變化對(duì)框架結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響；另一方面采用商業(yè)有限元通用程序 Ansys建立實(shí)測建筑結(jié)構(gòu)有限元分析模型，并對(duì)比實(shí)測結(jié)果和計(jì)算結(jié)果，表明數(shù)值分析結(jié)果能夠反映結(jié)構(gòu)受環(huán)境振動(dòng)影響的整體分布特點(diǎn)，可用于對(duì)結(jié)構(gòu)受環(huán)境振動(dòng)影響的定性分析和敏感性分析。
　　4針對(duì)整個(gè)環(huán)境振動(dòng)波傳播鏈條系統(tǒng)的隨機(jī)性，建立起公路高架橋系統(tǒng)環(huán)境振動(dòng)隨

5、機(jī)響應(yīng)的完整分析理論和分析過程，推導(dǎo)得到橋墩對(duì)地面作用力功率譜密度函數(shù)、地表響應(yīng)功率譜密度函數(shù)和建筑結(jié)構(gòu)響應(yīng)功率譜矩陣，從而從隨機(jī)的角度系統(tǒng)研究公路高架橋系統(tǒng)環(huán)境振動(dòng)。
　　5由于公路高架橋系統(tǒng)環(huán)境振動(dòng)理論分析和數(shù)值模擬的局限性，針對(duì)典型地段，對(duì)公路高架橋系統(tǒng)環(huán)境振動(dòng)(包括高架橋本身振動(dòng)、周邊場地振動(dòng)傳播、建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng))進(jìn)行了系統(tǒng)詳實(shí)的現(xiàn)場實(shí)測，獲得第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料，在時(shí)域和頻域內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入細(xì)致分析，得到當(dāng)環(huán)境振動(dòng)波到達(dá)建筑結(jié)構(gòu)

6、時(shí)主要影響為垂直加速度的結(jié)論，并給出環(huán)境振動(dòng)峰值加速度衰減回歸曲線和振級(jí)經(jīng)驗(yàn)公式，通過與《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》和《住宅建筑室內(nèi)振動(dòng)限值及其測量方法標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定限值比較，表明只有在距高架橋較近的地方，區(qū)域環(huán)境振動(dòng)才可能達(dá)到或者超過標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定限值，在建筑結(jié)構(gòu)室內(nèi)，均沒有超過環(huán)境振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但大多靠近限值。
　　6以現(xiàn)有基礎(chǔ)隔震技術(shù)、阻尼器消能減震技術(shù)、TMD減震控制技術(shù)為基礎(chǔ)，深入研究各種減震技術(shù)對(duì)環(huán)境振動(dòng)的有效性。課題組首先開發(fā)