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随着各大、中城市的轨道交通投入运营,由轨道交通所引发的舒适性问题引发了关注。百年来,历次强震造成了巨大破坏,对现代抗震结构也提出了新的挑战。
建筑物基础隔振是控制振动的传统措施,其主要原理是在建筑物的基础部位应用竖向隔振支座降低结构自振频率,以减小振动的传递率。目前已有产品仍存在较多缺陷。例如:蝶簧的耐腐蚀性较差;厚层橡胶支座的抗剪性能较差、阻尼较低,等等。而且上述支座的设计较为复杂,造价相对昂贵,难以得到大规模应用。
针对上述各项问题,考虑到土工袋的力学特性、环保和经济等方面优势,本文采用填充砂颗粒的土工袋,首先对其安全承载和减隔振机理展开压缩试验,再通过足尺建筑分析了其作为隔振措施控制铁邻近建筑舒适度的有效性,最后结合振动台试验研究了其在地震动下的减隔震性能和抗液化性能。具体而言,主要研究内容如下:
(1)通过开展砂袋无侧限竖向压缩试验,结果表明:叠放层数、砂袋尺寸与包装袋抗拉强度等是竖向承载力的主要影响因素;砂袋垫层有着竖向低刚度和高阻尼特性。
(2)在宁波市某地铁线路和城市主干道附近,修建一栋基础隔振建筑足尺模型,通过现场激振试验分析砂袋垫层对竖向地铁环境振动的隔振效果。并分析道路交通低频环境振动对隔振建筑的负面影响。结果表明,砂袋垫层具有较好的竖向隔振性能,且其高阻尼特性有助于抑制低频共振现象。
(3)通过某三层框架结构设计了1/10缩尺模型,结合振动台试验,研究了砂袋垫层的水平向减隔震性能。结果表明:砂袋的叠放层数越多时,地基的隔震频率越低、阻尼比越高,其隔震频率远低于传统砂垫层;砂袋垫层对Ⅰ类场地地震波具有明显隔震效果,对Ⅱ~Ⅳ类场地具有一定减震效果,四种场地下的振动控制效果均优于传统砂垫层。
(4)通过开展振动液化试验,研究了砂袋垫层的抗液化性能。结果表明:砂袋垫层与砂垫层的孔隙水压力,在陡增时刻和变化趋势方面均相同,但由于外包装约束,砂袋垫层具有明显抗液化性能,砂袋内部越靠近中心位置,包装袋约束作用越小,孔隙水压力陡增越快且越接近临界状态;砂袋垫层所处位置越深时,包装袋约束作用更强,其抗液化性能越好,并对高频振动更多的Ⅰ类场地波有着更好的抗液化效果。
通过上述试验,证明了砂袋作为减隔振垫层,在地铁和地震激励下的有效性和安全性。
建筑物基础隔振是控制振动的传统措施,其主要原理是在建筑物的基础部位应用竖向隔振支座降低结构自振频率,以减小振动的传递率。目前已有产品仍存在较多缺陷。例如:蝶簧的耐腐蚀性较差;厚层橡胶支座的抗剪性能较差、阻尼较低,等等。而且上述支座的设计较为复杂,造价相对昂贵,难以得到大规模应用。
针对上述各项问题,考虑到土工袋的力学特性、环保和经济等方面优势,本文采用填充砂颗粒的土工袋,首先对其安全承载和减隔振机理展开压缩试验,再通过足尺建筑分析了其作为隔振措施控制铁邻近建筑舒适度的有效性,最后结合振动台试验研究了其在地震动下的减隔震性能和抗液化性能。具体而言,主要研究内容如下:
(1)通过开展砂袋无侧限竖向压缩试验,结果表明:叠放层数、砂袋尺寸与包装袋抗拉强度等是竖向承载力的主要影响因素;砂袋垫层有着竖向低刚度和高阻尼特性。
(2)在宁波市某地铁线路和城市主干道附近,修建一栋基础隔振建筑足尺模型,通过现场激振试验分析砂袋垫层对竖向地铁环境振动的隔振效果。并分析道路交通低频环境振动对隔振建筑的负面影响。结果表明,砂袋垫层具有较好的竖向隔振性能,且其高阻尼特性有助于抑制低频共振现象。
(3)通过某三层框架结构设计了1/10缩尺模型,结合振动台试验,研究了砂袋垫层的水平向减隔震性能。结果表明:砂袋的叠放层数越多时,地基的隔震频率越低、阻尼比越高,其隔震频率远低于传统砂垫层;砂袋垫层对Ⅰ类场地地震波具有明显隔震效果,对Ⅱ~Ⅳ类场地具有一定减震效果,四种场地下的振动控制效果均优于传统砂垫层。
(4)通过开展振动液化试验,研究了砂袋垫层的抗液化性能。结果表明:砂袋垫层与砂垫层的孔隙水压力,在陡增时刻和变化趋势方面均相同,但由于外包装约束,砂袋垫层具有明显抗液化性能,砂袋内部越靠近中心位置,包装袋约束作用越小,孔隙水压力陡增越快且越接近临界状态;砂袋垫层所处位置越深时,包装袋约束作用更强,其抗液化性能越好,并对高频振动更多的Ⅰ类场地波有着更好的抗液化效果。
通过上述试验,证明了砂袋作为减隔振垫层,在地铁和地震激励下的有效性和安全性。