爆破地震作用下单层砖混结构房屋振动响应规律研究

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作者刘永亮
来源华北理工大学
出版年2019
摘要
随着经济的快速发展和工程需求增加,爆破技术在矿山等领域应用愈加广泛,但爆破施工引起的负面效应长久以来难以消除,这也是爆破地震研究领域的重点和难点,其中对于当前矿区普遍存在的单层砖混结构房屋的爆破地震响应及特征规律研究较少。以唐山市某铁矿露天采场北侧一处单层砖混房屋为对象进行爆破振动监测,结果表明:房屋位置的振动强度均小于安全允许值,且当结构点与地基础主频比接近1时结构的动力反应越明显,各测点PPV(质点峰值振速)显示:沿窗下带水平三测点水平切向、径向和竖向方向差异明显;后山墙沿框架四测点三向PPV在窗角两测点呈现奇异;前山墙沿框架柱三测点三向PPV呈线性增大。对房屋和地基础四测点水平径向的振速信号做尺度为10分解和重构,发现随结构点高度增加频域内信号能量以23.44Hz分界各频带能量比例出现不同程度增减。依据环境激励的模态参数识别理论,采用HHT(希尔伯特-黄变换)方法对振速响应信号作经验模态分解得到地基础和房屋的多阶共振模态,根据各阶模态分量的频谱识别其多阶固有频率。简化房屋附件得到几何模型并构建有限元结构模型,基于多阶固有频率构造振速1.5cm/s的不同频率(5Hz、10Hz、25Hz、50Hz)谐波,对结构模型分别进行实测波持续2s和构造谐波持续半周期的三向加载,分析实测爆破地震波和构造谐波作用下该单层砖混房屋的振速、位移、应力分布规律及时程响应特征,结合监测的房屋各结构响应特征,提出该类型房屋上窗角、窗上带先发生超越破坏。图77幅;表11个;参102篇

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