本文關鍵詞：大型地震模擬振動臺基礎設計關鍵問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：地震是一種重大的自然災害,地震災害可能會危及人身安全,造成財產損失,環(huán)境污染等嚴重情況,尤其會對房屋,橋梁等基礎設施造成重大損害。近年來我國大部分地區(qū)正處于地震多發(fā)期,因此,地震災害所帶來的風險也日益增大,減輕結構在地震中所造成的人員傷亡和經濟損失等成為亟待解決的問題。地震模擬振動臺是對工程結構或機電設備等進行抗震性能試驗最為有效和直接的工具。地震模擬振動臺可以充分模擬地震過程及人工地震波試驗,它是實驗室中研究結構地震反應和破壞機理最直接的方法。這種設備還可用于研究結構動力特性、抗震性能以及檢驗結構抗震措施。所以,對地震模擬振動臺設計和施工的研究具有實際意義。地震模擬振動臺的基礎支撐著整個振動臺系統(tǒng),如果其振動過大,不僅會破壞臺面的運動性能,還會影響現場工作人員的健康,更為嚴重的是會危害到周圍建筑物和設施。因此,在建造振動臺時必須對基礎進行合理的設計,把基礎的最大振動控制在規(guī)定的范圍之內。本文的主要內容包括：(1)本文詳述了荷載、地基土參數的確定方法以及地基振動的容許標準�；谠O計實例的設備資料、場地資料、地震效應和場地土的腐蝕性等設計背景條件,結合相關設計準則,進行了初步方案比選。針對比選結果根據規(guī)范進行詳細設計,得出兩個不同設計參數的設計方案。(2)根據集總參數法原理,采用理想集總參數法對兩個設計方案進行驗算。對各種擾力作用下的振動臺基礎進行了振動分析,計算出不同種振動情況(豎向振動、扭轉振動、水平傾側藕合振動、偏心豎向振動)下的振幅、頻率。對比兩種不同設計方案的振幅,選取最優(yōu)方案。經過計算,得出方案一中基礎的水平向振幅為0.077mm,垂直向振幅為0.150mm,均滿足規(guī)范限值要求。(3)采用solid45單元建立混凝土基礎的三維實體模型,利用彈簧-阻尼單元COMBIN14模擬地基與基礎之間的接觸關系,通過有限元模擬的手段,得出振動臺基礎在振動臺開啟的過程中所產生的三個方向的位移,與第三章集總參數法得出的結果進行比較,可以得出結論：該基礎在振動作用下的位移值滿足規(guī)范要求,集總參數法可以作為設計方法而采用。(4)針對基礎的剛度,基礎的質量,地基阻尼進行參數化分析,可以得到以下結論：1)改變基礎剛度對振動臺基礎的振動影響并不顯著；2)改變基礎質量時,隨著基礎質量變大,基礎的質量比變大,從而使得基礎阻尼減小,振動影響變大,因此在建造設計混凝土基礎的過程中,盡量選擇密度較輕的混凝土,有助于減小振動響應；3)改變地基阻尼時,隨著地基阻尼變大,基礎的振動影響變小,說明增大地基阻尼對基礎的共振效應具有減弱的作用。(5)東南大學九龍湖校區(qū)新實驗室大廳設計方案是按照抗震設防7度進行考慮。振動臺開啟過程中其動力作用需按照使用荷載考慮到荷載組合中,在考慮振動臺動力效應的基礎上,對原有的設計方案進行優(yōu)化,主要提出三點優(yōu)化措施：1)增加主體結構豎向構件的抗側剛度；2)增加主體結構樓蓋的水平剛度；3)屋蓋與柱頂之間原聚四氟乙烯橡膠墊改為設置橡膠隔振支座。(6)考慮振動臺開啟過程中對周邊環(huán)境的影響,根據動力基礎設計規(guī)范中的相關準則,計算出振動臺基礎周邊0～15米范圍內的振動影響,距離振動臺15米遠處,其振動效應為0.009g,滿足規(guī)范要求。
【關鍵詞】：地震模擬振動臺 基礎設計 集總參數法 數值分析方法
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P315.8
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 地震模擬振動臺概述及建設概況12-28
• 1.1 地震模擬振動臺12-13
• 1.1.1 國外地震模擬振動臺建設12-13
• 1.1.2 國內地震模擬振動臺建設13
• 1.2 地震模擬振動臺的組成和工作原理13-15
• 1.3 地震模擬振動臺的發(fā)展趨勢15-16
• 1.3.1 大型足尺試驗15
• 1.3.2 地震模擬振動臺臺陣15
• 1.3.3 全數字控制技術15-16
• 1.4 地震模擬振動臺基礎的研究現狀和動態(tài)16-19
• 1.4.1 動力基礎的形式16-17
• 1.4.2 地震模擬振動臺基礎的形狀17
• 1.4.3 振動臺基礎研究的現狀17-18
• 1.4.4 動力基礎的理論計算方法18
• 1.4.5 動力基礎理論計算方法在振動臺基礎設計中的研究現狀18-19
• 1.4.6 關于大型機器振動對建筑物影響的研究動態(tài)19
• 1.5 東南大學大型地震模擬振動臺簡介19-26
• 1.5.1 建設項目背景19-20
• 1.5.2 東南大學大型地震模擬振動臺的建設目標20-24
• 1.5.3 東南大學大型地震模擬振動臺的設計參數24-25
• 1.5.4 配套建設項目25-26
• 1.6 本文研究的目的與主要內容26-28
• 1.6.1 研究目的26
• 1.6.2 研究內容26-28
• 第二章 振動臺基礎初步設計28-48
• 2.1 概述28
• 2.2 荷載的確定28-30
• 2.2.1 水平與豎向荷載28
• 2.2.2 繞豎軸回轉荷載28-29
• 2.2.3 繞水平軸搖擺荷載29-30
• 2.3 地基土參數的確定30-31
• 2.4 容許振動標準31-33
• 2.5 初步設計33-46
• 2.5.1 設備資料33
• 2.5.2 場地資料33-35
• 2.5.3 地震效應35
• 2.5.4 場地土的腐蝕性35
• 2.5.5 初步設計方案35-42
• 2.5.6 地基承載力驗算42-43
• 2.5.7 天然地基承載力的計算43
• 2.5.8 樁基礎的設計43-46
• 2.6 本章小結46-48
• 第三章 振動臺基礎振動分析驗算48-70
• 3.1 概述48
• 3.2 基礎的力學模型與振動方程48-49
• 3.3 理想集總參數法49-52
• 3.3.1 理論基礎49
• 3.3.2 基本假定49-50
• 3.3.3 計算模型50-52
• 3.3.4 計算模型52
• 3.4 等效集總參數法52-53
• 3.4.1 理論基礎52-53
• 3.4.2 基本假定53
• 3.4.3 計算模型53
• 3.5 美國《基礎工程手冊》方法53-54
• 3.6 Lysme比擬法54-55
• 3.7 集總參數法的選取55
• 3.8 方案一振動分析55-63
• 3.8.1 集總參數的確定55-59
• 3.8.2 自振頻率計算59
• 3.8.3 振動分析59-60
• 3.8.4 振幅計算60-63
• 3.8.5 方案一小結63
• 3.9 方案二振動分析63-68
• 3.9.1 集總參數的確定63-64
• 3.9.2 自振頻率計算64
• 3.9.3 振動分析64
• 3.9.4 振幅計算64-67
• 3.9.5 方案二小結67-68
• 3.10 方案對比68
• 3.11 本章小結68-70
• 第四章 振動臺基礎設計關鍵問題研究70-90
• 4.1 數值模擬法建模及結果分析70-75
• 4.1.1 ANSYS簡介70-71
• 4.1.2 ANSYS有限元模擬驗證71-74
• 4.1.3 數值模擬法與集總參數法對比74-75
• 4.1.4 分析結果對比75
• 4.2 數值模擬法參數化分析75-81
• 4.2.1 基礎剛度對振動反應的影響75-77
• 4.2.2 基礎質量對振動反應的影響77-79
• 4.2.3 地基阻尼對振動反應的影響79-81
• 4.3 振動臺對配套結構影響分析81-84
• 4.3.1 配套建設項目81
• 4.3.2 設備開啟對大型反力基礎影響81
• 4.3.3 設備開啟對實驗室大廳影響81-84
• 4.4 振動臺的振動對周圍環(huán)境影響分析84-88
• 4.4.1 輸入荷載84
• 4.4.2 基礎參數計算84-85
• 4.4.3 振動計算85-86
• 4.4.4 振動衰減計算86-88
• 4.5 本章小結88-90
• 第五章 結論與展望90-92
• 5.1 結論90-91
• 5.2 展望91-92
• 致謝92-94
• 參考文獻94-98
• 作者簡介98

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本文編號：435182