工程结构受环境振动影响的评价指标研究

摘要

随着社会和城市规模的不断发展，不仅日常交通趋于发达繁忙、交通形式越来越多样化，同时大量的市政和房屋建设项目也正处于施工阶段，而这些活动均会在周边产生地基及工程结构的振动。当这类环境振动达到一定的强度后，便会引起居民不适、仪器设备工作异常和工程结构疲劳损伤甚至破坏，但对此进行评价的技术和标准目前还不够成熟，亟待进行系统深入的研究。本文对由打桩施工和地铁运行引起的地面水平振动，分析了一个六层水平剪切型工程结构各层的最大层间动剪力及其与地面水平振动指标之间的相关性，以期为今后的施工及交通振动评价标准的编制、工程减振设计等提供参考依据。本文的主要工作包括：(1)对相关文献进行收集和整理，归纳总结了国内外现有的环境振动评价标准及其存在的主要问题。(2)以最小二乘法为理论依据，运用Matlab软件编制程序段，对实测地面振动信号进行处理，以便消除混杂在信号中的噪声和干扰，将测试所得的信号还原成实际的振动信号。(3)在上述地面水平振动输入条件下，运用结构动力学方法求解了一幢六层水平剪切型工程结构的各层最大层间动剪力，并将其分别与地面水平振动最大加速度、最大速度和最大位移进行相关性分析。由相关系数的大小比较发现，结构层间动剪力与地面水平振动最大速度的相关性相对最好，加速度的稍弱，但位移的最差。本文研究内容和结果对完善我国工程结构环境振动影响评价技术标准，具有一定的实用参考价值。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.1.1 振动对建筑物的影响

1.1.2 国内外环境振动影响评价标准和指标概述

1.1.3 课题的研究意义

1.2 ANSYS 软件简介

1.3 本文主要研究内容

第二章 结构振动计算的理论基础

2.1 结构振动分析理论基础

2.1.1 多自由度体系的振动方程

2.1.2 结构振型分析方法

2.1.3 阻尼矩阵的建立

2.1.4 动力方程的解法

2.2 ANSYS 模拟分析基础知识

2.2.1 Mass21 单元和 Combin14 单元

2.2.2 荷载步与荷载子步

2.3 本章小结

第三章 地面振动信号选择及处理

3.1 地面水平加速度信号选择

3.2 振动信号处理

3.2.1 最小二乘法消除多项式趋势项

3.2.2 平均法信号平滑处理

3.2.3 地面加速度信号处理结果

3.3 地面运动速度和位移计算

3.4 本章小结

第四章 剪力型工程结构振动分析

4.1 动力计算模型

4.2 ANSYS 建模及振型求解

4.3 结构动力响应计算

4.3.1 解析解与模拟解的比较

4.3.2 不计阻尼情况下的响应计算

4.3.3 Rayleigh 阻尼作用下的响应计算

4.3.4 响应计算结果比较与分析

4.4 结构层间剪力与地面振动指标的相关性分析

4.4.1 简谐振动信号条件下的相关性分析

4.4.2 一般振动信号条件下的相关性分析

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 本文研究成果总结

5.2 研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文目录

致谢