飽和地基條件下建築物振動的屏障隔振控制研究

《飽和地基條件下建築物振動的屏障隔振控制研究》是依託鄭州大學，由時剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：飽和地基條件下建築物振動的屏障隔振控制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：時剛
• 依託單位：鄭州大學

項目摘要

交通、工程施工以及工業生產中動力機器運行等人類活動引起的振動污染日益頻繁，不僅干擾鄰近居民的正常生活，還會引起鄰近建築物的損失，干擾精密儀器和設備的正常道遙恥使用。因此，人工振動污染的治理是目前的研究熱點之一。 屏障隔振是振動污染治理的一種有效手段，本課題提出運用SemiBEM(半解析邊界元法)-FEM耦合方法，研究飽和地基中屏障隔振技術在建築物振動控制中的套用問題；通過建立振源-飽和地基-屏障-建築物的數值計算模型，並結合現場試驗，研究飽和驗鴉地基中屏障對建築物振動的隔振機理，分析影響屏障隔振效果的主要參數，建立飽和地基中屏障隔振的設計準則,為隔振屏障設計提供了理論基礎。本課題利用半解析邊界元法模擬飽和軟土地基，有限元法模擬建築物，避府應端免了有限元法模型邊界截斷產生的計算誤差，以及邊界元法難以分析建築結構的難題。本課題研究可為飽和地基中土與複雜結構物動力相互作用分析提供一種高效、精確的計算方法。

結題摘要

在地基中設定屏障是人工振動污染治理的一種有效手段，本課題通過數值模擬和現場試驗相結合的手段，研究了空溝、填充溝旋殃朵、排孔和排樁對飽和地基上明置基礎產生振動污染的主動隔振問題。首先，採用墊烏訂遷SemiBEM(半解析邊界元法)建立了穩態集中荷載作用下飽和地基上明置剛性基礎的二維和三維振動計算模型；在此基礎上，推導了飽和地基上明置基礎-空溝、填充溝二維主動隔振的邊界元方程和明置基礎—排孔、排樁三維主動隔振的邊界元方程。其次，為解決計算規模較大時SemiBEM程式效率不高的問題，基於SPMD並行結構開發了SemiBEM的並行計算方法，大大提高了計算效率。再次，採用編制的SemiBEM程式計算分析了隔振屏障的幾何參數、填充溝（排樁）材料參數、屏障距振源的距離等因素對屏障主動隔振效果的影響。為驗證隔振屏障的實際隔振效果，進行了空溝和排孔的現場主動隔振試驗，結果表明實際工程中空溝具有更好的隔振效果。最後，運用SemiBEM(半解析邊界元法)-FEM耦合方法，建立了明置基礎—飽和地基—屏障—建築物的數值計算模型，推導了屏障對建築物振動隔振控制的SemiBEM-FEM耦合方程，並開發了相應的計算程式，由於模型前處理工作較為複雜、計算規模較大，屏障對建築物的定屑拳疊隔振控制問題的研究工作正在進行。綜合上述成果，本研究為臘蒸重飽和地基中屏障對明置基礎振動影響的主動隔振控制問題奠定了堅實的工作基礎，同時為建築物的振動控制提供了一種可行的手段。本項目已撰寫完成5篇論文，正在投稿外審中。培養碩士生3名，其中1名已經取得碩士學位，2名在讀。項目投入經費25萬元，支出16.5476萬元，各項支出基本與預算相符。剩餘經費8.4524萬元，剩餘經費計畫用於本項目研究後續支出。