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现代隧道技术 2017, Vol. 54 Issue (3) :135-141    DOI:
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隧道爆破振动下砌体结构局部动力反应研究
(1青岛理工大学土木工程学院, 青岛266033; 2河北建设勘察研究院有限公司, 石家庄 050031; 3河北省岩土工程研究中心, 石家庄050031; 4北京交通大学土木建筑工程学院, 北京100044; 5 清华大学土木水利学院,北京100084; 6北京市市政二建设工程有限责任公司, 北京100037)
Local Dynamic Response of a Masonry Structure to the Vibrations of Tunnel Blasting
(1 School of Civil Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266033; 2 Hebei Research Institute of Construction & Geotechnical Investigation Co. Ltd., Shijiazhuang 050031; 3 Hebei Research Center of Geotechnical Engineering Technology of Province, Shijiazhuang 050031; 4 School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044; 5 School of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084; 6 Beijing No.2 Municipal Construction Engineering Ltd. Corp., Beijing 100037)
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摘要  文章依托成渝客专新红岩隧道爆破工程, 选取典型实测爆破地震波和典型二层砌体结构, 分析了砌体结构的低阶整体模态和高阶局部模态, 采用振型位移叠加法理论分析了隧道爆破振动下结构的位移和应力反应特征, 研究了不同峰值振速下砌体砖墙的主拉应力分布及变化规律。结果表明: 典型二层砌体结构 1~5阶为低阶整体模态, 固有频率为 8.80~24.86 Hz, 振型为整体均匀变形; 6~20阶为高阶局部密集模态, 固有频率为 25.96~36.14 Hz, 局部变形显著大于整体变形; 高频的隧道爆破振动引起的结构位移很小, 而局部构件上的内力要比位移大得多, 这是因为结构内力计算中的振型幅值向量乘以了振型频率的平方; 隧道爆破振动下结构的动力损伤主要由瞬时产生的高应力控制, 而不是位移; 砖墙的门、 窗洞角处及砖墙与混凝土构件接触的应力集中部位和女儿墙、 侧墙、 中隔墙、 阳台等局部构件振动较大的部位受拉应力较大, 在隧道爆破振动下容易产生损伤。
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关键词:   
Abstract: Based on the New Hongyan tunnel of the Chengdu- Chongqing Passenger Dedicated Line, a typical blasting vibration wave and a two-layer masonry structure were selected to analyze the low-order integrated mode and high-order local mode of the masonry structure. The characteristics of displacement and the stress response of the structure to vibrations during tunnel blasting were studied using the modal displacement superposition method.The distribution and variation of the principal tensile stress of brick walls under different particle peak velocities were calculated. The results show that for a typical two-layer masonry structure, the first five stages are of a low-or?der integrated mode with natural frequencies in the range of 8.80~24.86 Hz and vibration modes that are integrated uniform deformations, while the 6th to 20th stages are of a high-order local dense mode with natural frequencies in the range of 25.96~36.14 Hz and local deformations that are significantly larger than the integrated deformations;the structural displacement induced by high-frequency vibration modals is very small, but the internal force response of local elements are much larger than the displacement since the modal amplitude vector of the internal force calculation is multiplied by the square of the modal frequency; the structure dynamic damage induced by the tunnel blasting vibration is mainly controlled by the instantaneous high stress rather than the displacement; and under intense vibrations, tensile stresses are high at the brick doors, window corners, contact areas of brick and concrete elements with a stress concentration, parapet wall, side-walls, partition walls and balconies and this is where damage often occurs.
KeywordsTunnel blasting,   High- frequency vibration,   Masonry structure,   Dynamic response,   High- order local modal,   Stress damage     
基金资助:基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (51278042); 山东省自然科学基金资助项目 (ZR2016EEB27) .
作者简介: 作者简介: 管晓明 (1985-), 男, 讲师, 博士, 主要从事隧道及地下工程爆破技术研究工作, E-mail: gxm1369@163.com. 通讯作者: 傅洪贤 (1966-), 男, 教授, 博士, 主要从事隧道及地下工程爆破技术研究工作, E-mail: fhxllj@163.com
引用本文:   
.隧道爆破振动下砌体结构局部动力反应研究[J]  现代隧道技术, 2017,V54(3): 135-141
.Local Dynamic Response of a Masonry Structure to the Vibrations of Tunnel Blasting[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2017,V54(3): 135-141
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2017/V54/I3/135
 
没有本文参考文献
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