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四川汉源县振动激励的频谱分析

2019-05-13 混凝土破碎 470 次 0 评论

四川汉源县振动激励的频谱分析

冲击碾压振动有可能直接诱发结构振动使建(构)筑物直接产生损坏,冲击碾压振动诱发的结构振动主要取决于土结构系统的相互作用,它决定于所受地面振动的强度以及这种结构对地面振动的反应。特别是由于共振效应引起的建筑损坏,而这与冲击碾压的幅频特性直接相关。与建构筑物结构的固有频率相比,如果冲击碾压引起的地面振动主频与之接近,那么冲击碾压振动所产生的地基振动导致结构共振并引发的破损比主频相差很大时要大得多,而此方面未见研究。

因此,本研究编制程序对实验各测点所得的时程振动数据进行了频谱分析,得出振动激励的加速度频谱和功率谱,限于篇幅此处只列举47km处各测点横向振动的傅立叶谱如图7.13,功率谱表征振动能量按频率的分布情况。对相应频谱进行比较和分析发现:

四川汉源县振动激励的频谱分析

图7.1347km处各测点横向振动的傅立叶谱

(1)由于建筑物一般竖向刚度较大,这里主要考虑水平振动对建筑物的影响,分析水平振动的主频特征和变化。分析发现,土类不同冲击碾压所产生的地基振动主频率略有区别,随着距离振源的远近的频谱分布亦有所变化。

由图可以看到,47km砂土填方路段,在距离振源最近的0.6m处,横向振动存在0~45Hz主频段,这时会与建筑物产生一定的共振效应,但不显著。随着测点距离振源位置渐远,低频主频段消失(0~6Hz),横向振动仅存在6~45Hz主频段;随距振源渐远,竖向振动和纵向振动主频段分布范围基本不变,竖向振动主频段范围为(8~45Hz)两个主频段,纵向振动主频段为(4~45Hz)。

45km石方挖方路段与47km处频段范围略有不同,在离振源很近的地方横向振动(0.6m)存在0~2Hz和5~45Hz两个主频段,竖向振动存在0~45Hz两个主频段,纵向振动存在0~45Hz的主频段,随着离振源距离变远,0~2Hz的主频段逐渐消失,只剩下相对高频的主频段。以11m距离为例横向振动存在15~45Hz主频段,竖向振动存在15~45Hz两个主频段,纵向振动存在20~45Hz的主频段。

(2)建筑物自振频率在0~5Hz之间,因此比较而言,冲击碾压的频谱特征与建筑的自振频率重叠较少,特别随着距离渐远,基本不存在重叠,共振现象不显著。与冲击碾压振动类似的施工荷载有爆破、强夯和打桩振动等,另外还有地震荷载,这些荷载都是突然释放能量,并均以波的形式从波源通过地基向外传播,并由此引起地基和建构筑物振动;地基振动强度均明显地与振源能量、振源距有关;地基振动参数亦均明显地受地质、地形等因素的影响。

但相比强夯、爆破和地震,冲击碾压能量最小,衰减很快,其破坏区范围比强夯、爆破要小的多(强夯为3000kJ,冲击碾压为30kJ),比地震则更小;从频谱特征来看,地震频率在几赫兹之间,能量巨大,所产生的动力影响最大,强夯所产生的地基振动主频率约为2~40Hz,而冲击碾压所产生的地基振动主频率大多数处于10~45Hz。与建(构)筑物结构的固有频率相比,前者与之接近,后者却要高得多。因此冲击碾压所产生的地基振动导致结构共振并引发的破损比强夯要小得多。频谱特征不同与荷载产生的条件和地质结构相关,冲击碾压破碎混凝土路面,首先就会遇到面板和基层的阻力。经分析,冲击碾压0~2Hz独立低频段的出现与冲击碾压2Hz左右的击实频率不无关系。

综上所述,从相似的角度来说,可以借鉴强夯、地震的动力研究方法,来分析冲击碾压的动力响应问题。从区别的角度也说明,直接套用地震烈度表、爆破安全规程或沉桩振动控制的技术标准来评价冲击碾压振动的危害程度是不科学的,必须结合具体振源情况分析。

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