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大跨径悬索桥爆破地震动力响应研究
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摘要
近年来,爆破在公路交通建设领域广泛应用,频繁的爆破作业一方面满足了公路建设项目的要求,得到了巨大的经济效益,但同时也产生了一系列的危害。目前,我国正处于高速建设时期,土地资源越来越宝贵,很多高速公路密集并行架设,新建道路的施工很可能对临近公路设施产生影响,这其中就包含了爆破施工的干扰,虽然爆破施工设计是可以控制的,但由于受爆破条件和爆破波传播介质的复杂性的影响,仍然可能对邻近结构物产生很大的破坏。因此考虑爆破地震波的特性,系统地研究爆破地震波作用下,公路桥梁结构的动力响应,具有十分重要的意义。
     本文以公路悬索桥为研究对象,针对其爆破振动响应情况进行了系统研究。结合悬索桥的动力特性及动力分析方法等研究现状,从反应谱分析方法出发,同时采用各种时程分析的方法,详细地研究了爆破地震波作用下,悬索桥结构的动力响应规律,本文的主要研究内容有:
     1.首先从爆破地震波的特性、爆破地震波的输入、动力学研究的阻尼问题、地基与结构的动力相互作用问题、行波效应问题、多点激励问题以及大跨度桥梁的非线性问题等几个方面,探讨了大跨度桥梁爆破地震响应的主要影响因素;分别介绍了桥梁爆破地震反应分析的反应谱方法、桥梁空间非线性地震反应时程分析方法、大跨度桥梁的随机地震响应分析方法,指出了各自的优缺点;
     2.对悬索桥有限元建模问题进行了详细的分析,合理选择不同有限元单元来模拟结构构件的性能,建立了正确的悬索桥有限元模型,对结构作了动力反应谱分析,在分析中,用振型叠加反应谱法分别研究了振型组合方法(SRSS、CQC)、振型参与系数以及爆破地震动输入的空间组合效应对结构响应的影响;
     3.采用输入实测爆破地震波时程曲线,探讨了悬索桥结构对一致线性爆破地震的响应情况,并将其结果与反应谱法计算结果进行了比较;利用有限元程序实现了考虑悬索桥几何非线性性能的一致非线性爆破激励时程分析,研究了几何非线性对悬索桥结构爆破地震响应的影响;
     4.利用Penzien计算模型,考虑了桩—土—结构共同作用,对结构进行了分析计算,并与墩底固结模型作了模态对比分析;考虑行波效应、局部场地效应,采用时程分析法对悬索桥结构在非一致爆破地震激励下的响应进行了分析;
     5.依托实际工程,研究了临近爆破对大跨径悬索桥锚碇体系的影响,对锚跨索股以及锚锭的动力响应进行了仿真计算,并与实测值进行了对比分析。
In recent years, applications of blasting in highway transportation construction spreadwidely. Frequent blasting met the project requirements and obtained enormous economicbenefits, but produced a series of harm at the same time. At present, according to the highspeed construction in China, land resources are becoming more and more valuable. And manyhighway erections, new road construction is likely to effect facilities near the highway, whichincludes the blasting construction disturbance. Although the design of blasting constructioncan be controlled, the blasting and blasting wave propagation through complex medium islikely to destruct adjacent structures. Therefore systematic study of blasting seismic wavecharacteristics, the action of blasting seismic wave, and the dynamic responses of highwaybridge structure, has very important meaning.
     Taking the highway suspension bridge as the research object, the blasting vibrationresponse is studied. Suspension bridge dynamic property and dynamic analysis method,research status was studied through the response spectrum analysis method and time historyanalysis method, to obtain a detailed action of blasting seismic wave and the dynamicresponse of suspension bridge. The main contents of this paper are as follow:
     1. Firstly, the blasting seismic wave characteristics, blasting seismic wave input, kineticdamping, soil structure dynamic interaction, traveling wave effect, more incentive problemand nonlinear problems of long span bridges were studied. The main influence factors ofblasting seismic response to long-span bridges are discussed. And the bridge seismic responseanalysis response spectrum method, bridge spatial nonlinear seismic response analysismethod, and the random seismic response analysis method for long span bridges wasintroduced and their advantages, disadvantages were pointed out respectively.
     2. The suspension bridge finite element modeling problem was undertook in detailedanalysis, through the reasonable selection of different finite element to simulate the structuralcomponent performance and establishment the correct structure finite element model. In thedynamic response spectrum analysis, the superposition method of vibration modeparticipation coefficient and mode combination methods (SRSS, CQC) are studiedrespectively, as well as effect of input dimension to the blasting vibration structural response.
     3. Inputting the measured blasting seismic waves curve, the suspension bridge structureon the consistent linear blasting seismic response was studied, and the calculation results by response spectrum method were compared. Using considering suspension bridge geometricalnonlinear properties finite element program through uniform excitation blasting nonlineartime-history analysis, the geometric nonlinearity on the blasting seismic response of structurewas studied.
     4. The Penzien model was used to establish finite element model to consider the pile-soil-structure interaction and compared with the base of pier consolidation model for modalanalysis. Considering traveling wave effect, local site effect, the method of time-historyanalysis was applied to analyze non uniform blasting seismic response of suspension bridgestructure.
     5. Based on actual engineering, influence of the adjacent blasting on long-spansuspension bridge anchorage system was studied. And the anchor span strand and anchoragedynamic response is calculated and compared with the measured values.
引文
[1]胡菊.爆破地震波作用下连续刚构桥的动力响应研究[D].西安:长安大学,2007
    [2]冯叔瑜,马乃耀.爆破工程(上册)[M].北京:中国铁道出版社,1980:1-426
    [3]王树棠.爆破地震效应[M].北京:地震出版社,1981:1-245
    [4]宋飞.爆破震动对大跨径悬索桥锚锭体系的影响研究[D].西安:长安大学,2010
    [5]许柏山.天津市大港区水库大坝爆破振动效应分析[D].石家庄:河北工业大学,2006
    [6]陆广.露天采场周边民房的爆破地震效应研究[D].上海:中南大学,2008
    [7]刘军,吴从师.用传递函数预测建筑结构的爆破震动效应[J].矿冶工程,1998,18(4):1-4
    [8]刘军,吴从师,高全臣.建筑结构对爆破震动的响应预测[J].爆炸与冲击,2000,20(4):333-337
    [9]陈士海.爆破动作用下结构震动响应研究现状与发展[J].爆破,2003,20(增刊):96-102
    [10]汪涛.某矿山台阶爆破降振试验研究[D].武汉:武汉理工大学,2006
    [11]霍永基.建筑结构爆破震动效应及安全分析研究[J].爆破,2003,20(1):1-6
    [12]霍永基,王湘钧,费骥鸣.爆破地震效应及安全评定方法探讨[A].土岩爆破文集(全国土岩爆破经验交流会议论文选)第二辑[C].北京:冶金工业出版社,1985:260-270
    [13]霍永基.工程爆破论文选编[M].中国地质大学出版社,1993
    [14]王俊平.爆破地震波对周围建筑物影响的分析[D].武汉:武汉理工大学,2005
    [15]李杰.几类反应谱的概念差异及其意义.世界地震工程,1993,9(4):9-14
    [16]爆破地震效应[M].北京:地震出版社,1981(6):98-103,139-181
    [17]王功琴.爆破地震作用下造成建筑物损坏的安全性鉴定研究[D].贵阳:贵州大学,2007
    [18] A.Schwenzfeier著,臧士勇译[J].环境振动效应,1988,(11):5-11
    [19]凌同华.爆破震动效应及其灾害的主动控制[D].长沙:中南大学,2004
    [20]薛孔宽,赵式本,黄桂英.空腔爆破—降低爆破震动的有效途径[J].爆破,1987,(4):23-26
    [21]爆破地震波特性的研究[J].矿业研究与开发,2007,27卷,第6期
    [22]李洪涛.基于能量原理的爆破地震效应研究[D].湖北:武汉大学,2007
    [23]国家质监检疫总局颁布标准.爆破安全规程(GB6722-2003)[S].北京:中国标准出版社,2004
    [24]郭文俊.地震勘探中的震源—炸药震源.爆破器材,1985
    [25]张永哲.爆破地震波传播特性研究[J].爆破,2000,(7):8-10
    [26]刘小弟,苏经宇.具有天然地震特征的人工地震波研究[J].工程抗震,1992,(3):25-28
    [27]吴德伦等.工程爆破安全振动速度综合研究[J].岩石力学与工程学报1997,16(3):266-273
    [28]焦永斌.爆破震动安全评定标准初探[J].爆破,1995,12(3):45-47
    [29]张志呈.定向段裂控制爆破[M].重庆:重庆出版社,2000.
    [30]史太禄,李保珍.微差间隔时间、药量分布及测距对爆破震动的影响[J].工程爆破,2003,12(4):11-13.
    [31]娄建武、龙源等.基于反应谱值分析的爆破震动破坏评价研究[J].爆炸与冲击,2003,23(1):41-46.
    [32]葛克水,丁玉宽.爆破振动的计算方法初探[J].探矿工程,2003,2003年增刊:299-300
    [33]胡刚,吴云龙.爆破地震振动控制的一种方法[J].煤炭技术,2004,23(4):104-106
    [34]吴立,陈建平,舒家华.论爆破的地震效应[J].爆破器材,1999,28(5):24-27
    [35]汪旭光,于亚伦.关于爆破震动安全判据的几个问题[J].工程爆破,2001,7(2):88-92
    [36]沈蔚等.用灰关联分析法确定爆破震动参数的主要影响因素[J].工程爆破,2000,12
    [37]赵新涛.爆破震动机理及爆破震动效应控制的研究[D].广西:广西大学,2006
    [38]陈建平,高文学.爆破工程地质学平[M].北京.科学出版社.2005(1):134~294
    [39]李铮,朱瑞庚.爆炸地震波振速的特征系数与衰减指数的研究[J].爆炸与冲击,1991,(5):30
    [40]卢文波,赖世骧,舒大强.关于爆破震动速度和加速度等效性问题的讨论[J].爆破,2000,17(增刊):11-14
    [41]葛克水,丁玉宽.爆破振动的计算方法初探[J].探矿工程,2003,2003年增刊:299-300
    [42]叶海旺,房泽法,彭志刚.爆破地震对结构的影响[J].爆破,2000,17(1):91
    [43]吴腾芳.微差爆破技术研究现状[J].爆破,1997,14(1):53-58
    [44]吴腾芳,王凯,季茂荣.反应谱分析在工程微差爆破地震监测中的应用与研究[J].兵工学报,1998,19(3):271-274
    [45]汪旭光,于亚伦.关于爆破震动安全判据的几个问题[J].工程爆破,2001,7(2):88-92
    [46]鲍光谟.露天深孔微差爆破参数的确定[J].金属矿山,1981,2(9):1-7
    [47]王林.微差爆破中合理微差间隔时间的研究[J].爆破器材,1995,24(1):22-24
    [48]赵炳祁.红透山铜矿爆破震动测试与分析:〔硕士学位论文〕,沈阳:东北大学,2003
    [49]王林.微差爆破中合理微差间隔时间的研究[J].爆破器材,1995,24(1):22-24
    [50]章勇强.延期时间对深孔基坑支撑爆破振动的影响[J].工程爆破,2000,6(1):7-10
    [51]毛晖.建筑物爆破震动的安全控制技术研究[D].长沙:中南大学,2006
    [52]杨超.爆破地震波作用下桥梁结构的安全评估[D].西安:长安大学,2009
    [53]侯娜.大跨径悬索桥爆破地震响应及安全评价研究[D].西安:长安大学,2010
    [54]赖明等.地震作用和结构抗震验算.建筑抗震设计规范(GBJ11-89).1998.8
    [55]魏文晖,王勇.爆破地震波作用下框架结构的非线性动力分析[J].华中科技大学学报(城市科学版),2004,21(1):10-14
    [56]陈红.大跨钢管混凝土拱桥地震响应分析[D].西安:长安大学,2009
    [57]张秀.爆破地震波作用下框架与地基协同工作体系的动力反应[D].武汉:武汉理工大学,2004
    [58]宋一凡.桥梁结构动力分析基础[M].西安:长安大学,2005
    [59]范立础.桥梁抗震[M].上海:同济大学出版社,1997:1-306
    [60]谢旭.桥梁结构地震响应分析与抗震设计[M].北京:人民交通出版社,2006:1-330
    [61] B.F.MAISON,C.F.NEUSS.THE COMPARATIVE PERFORMANCE OF SEISMIC RESPONSESPECTRUM COMBINATION RULES IN BUILDING ANALYSIS[J].Earthquake Engineeringand Structural Dynamies,1983,11:623-647
    [62] Wilton T J,H ills R L. Blast vibration monito ring on ancho red retainingwalls and with in boreholes. In: Proc.Conf.Rock Eng. and Excavation in UrbanEnvironment, Hong Kong:1986,421-427
    [63] Yu T R,VongPaisal S.New blast criteria for underground blasting.CIMBulletin.1996,89(998):139一145
    [64]王小林,吴枫,徐书雷.建筑结构对爆破震动响应的动力学计算方法[J].西安科技学院学报,2002,22(4):411-413
    [65]周勇军.高墩大跨曲线连续刚构桥梁地震响应的设计参数研究[D].西安:长安大学,2006
    [66] Guowei Ma,Hong Hao,Yingxin Zhou(Singapore).Assessment of structure damageto blasting induced ground motions[J].Engineering Structures.2000,22:1378-1389
    [67]周听清.爆炸动力学及其应用[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2001
    [68]王蒂.悬索桥施工控制理论与软件研究[D].西安:长安大学,2002
    [69]裴育.爆破地震波作用下连续梁桥的动力响应及安全评估[D].西安:长安大学,2008
    [70]王功琴.爆破地震作用下造成建筑物损坏的安全性鉴定研究[D].贵阳:贵州大学,2007
    [71] Carlos Lopez.Drilling and Blasting of Rocks[M].Printed in Netherlands,1995
    [72] Hendron A.J, et al.Specification for Controlled Blasting And CicilEngineering Projects[J].Proc.North American Rapid Excavation And TunnelingConference,AIME,1972
    [73]汪芳.框架结构在爆破地震波作用下的动力安全性分析[D].武汉:武汉理工大学,2006
    [74] Seismic Viberations From Blasting[J].Mine And Quarry Eng,17,189,1951
    [75] Anderson D.A.et al.Synthetic Delay Versus Frequency Plots For PredictingGround Seismic Analysis And Discrimination[M].Washington,DC,70-74,1983
    [76] Anderson D.A.et al.A Method Site-Specific Prediction And Control of GroundVibration From Blasting[J].Proc.ls Symp.On Explosives And BlastingRearch,28-42,1985
    [77] Hizen K.G. et al.A New Approach to Predict And Reduce Blast Vibration ByModellingof Seismograms And Using A New Electronic InitiationSystem[J].Proc.13t’Conf.Explosives And Blasting Techniques,144-161,1988
    [78]殷玉梅.大跨度悬索桥几何非线性地震反应分析[D].南京:河海大学,2007
    [79]龙晓鸿.斜拉桥及连续梁桥空间地震反应分析[D].上海:华中科技大学,2004
    [80]白宗琨.基于空间变化特性的地震动模拟及悬索桥地震反应分析[D].大连:大连理工大学,2007
    [81]李杰,朱勤.桩基等代计算中的比拟杆件法[J].中外公路,2002,8
    [82]黄林,卜建清,满洪高.群桩基础的等代空间梁单元法[J].石家庄铁道学院学报,2000,12
    [83]孙胜江.刚构桥群桩基础计算模型研究[J].2006
    [84]王俊平,陈宝心.爆破地震波作用下建筑物的动力响应分析方法[J].西部探矿工程.2005.09
    [85]克拉夫(R.W.Clough),彭津(J.Penzien).结构动力学[M].北京:科学出版社,1981
    [86]俞载道.结构动力学基础[M].上海:同济大学出版社,1987
    [87]范立础,胡世德,叶爱君.大跨度桥梁抗震设计[M].北京:人民交通出版社.2001
    [88]李国豪.桥梁结构稳定与振动[M].北京:中国铁道出版社,2003:497~513
    [89]叶爱君.桥梁抗震[M].北京:人民交通出版社,2001
    [90]张忠苗.桩基工程[M].中国建筑工业出版社,2007
    [91]陈惠发,段炼,蔡中民,武军.桥梁工程抗震设计Bridge Enineering SeismicDesign.北京:机械工程出版社,2008
    [92]张满华,方步云.桥梁发展及其非线性问题概述[J].科技创新导报,2009,NO.20
    [93]王东升、冯启民、凌贤长、翟桐.桥梁非线性地震反应分析若干问题研究[J].地震与工程振动2002.2,NO.22第一期
    [94]侯兆霞,习盼会,熊保林,张昀青.文克尔地基上基础梁内力简化分析方法[J].石家庄铁道大学学报,2010,9
    [95]任文杰.基础工程[M].北京:中国建材工业出版社,2007
    [96]顾安邦,范立础.桥梁工程(下册)[M].北京:人民交通出版社,2004
    [97]陈幼平,周宏业.斜拉桥地震破坏的计算研究[J].地震工程与工程振动,1995,9

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