地面汽车荷载影响下邻近建筑物的振动响应规律研究

摘要

我国工业化的迅猛发展，不仅使得城市化进程加剧，而且促使汽车数量急速增加，汽车荷载引起的环境振动问题日益凸显。汽车荷载的动态作用特性会诱发邻近建筑物的二次振动，严重时会直接影响居民居住舒适度及精密仪器的正常使用。因此，本文采用有限元方法对汽车荷载影响下建筑结构的振动响应规律、环境影响程度进行了深入分析。
　　本研究主要内容包括：⑴利用有限元方法建立了汽车荷载-地基-建筑物的三维模型。将汽车荷载简化为简谐变化的冲击荷载，建筑物选用框架结构模型，并考虑不同土质对建筑结构振动响应的影响。最后分析了汽车荷载影响下建筑物振动响应的整个过程。⑵为了解决振动波在数值模型边界处的反射，介绍了粘弹性边界和无限元两种常用的边界处理方法，结合已有算例对比分析了两种方法的精度。结果表明无限元边界处理方法精度更好，因此，无限元方法作为地基振动等相关问题的边界处理方法具有更多优势。⑶结合数值模型，对振源距离、路面不平整度、地基土质、行车速度、汽车荷载轴重等因素进行了深入分析。以建筑物的振动加速度、幅频特性为指标评价了结构振动响应变化规律，以振级指标评价了振动引起的环境影响程度。结果表明:减小振源距离、增大路面不平整度、提高汽车行驶速度、增大汽车荷载轴重、地基土土质软化都会使建筑物结构振动响应变大，环境影响程度加强。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题的意义和目的

1．2 车辆荷载下邻近建筑物的振动响应规律

1．2．1 车辆荷载影响下的环境振动机理

1．2．2 车辆荷载对邻近建筑物的影响

1．2．3 振动对人体的影响

1．2．4 振动对精密设备仪器正常使用的影响

1．3 国内外研究现状

1．4 本文研究内容

第2章 数值模型边界的处理方法研究

2．1 人工边界的分类

2．2 粘弹性人工边界理论

2．2．1 粘弹性边界

2．2．2 等效粘弹性边界单元

2．3 无限元边界法

2．3．1 静力分析中的无限元

2．3．2 动力分析中的无限元

2．4 算例对比验证

2．5 本章小结

第3章 汽车荷载-地基-建筑物的数值模型建模方法的研究

3．1 汽车荷载的简化模拟

3．2 模型参数的选择与确定

3．2．1 地基模型尺寸与参数

3．2．2 路基路面的材料参数

3．2．3 建筑物参数

3．2．4 建筑物基础的选取

3．2．5 模型网格的尺寸

3．2．6 动力分析

3．2．7 求解方法的选择

3．2．8 积分步长的确定

3．2．9 阻尼

3．2．10 阻尼的计算

3．3 模拟方法可靠性验证

3．3．1 试验描述与模拟

3．3．2 模拟结果对比与结论

3．4 本章小结

第4章 汽车荷载影响下邻近建筑物的响应规律

4．1 振动影响下建筑物响应随楼层变化规律

4．2 振源距离对建筑物的影响规律

4．3 路面不平整度对建筑物的影响规律

4．4 不同土质对建筑物的影响规律

4．5 不同车速对建筑物的影响规律

4．6 不同轴重对建筑物的影响规律

4．7 本章小结

第5章 建筑物引起的环境振动效应

5．1 振动振级的确定

5．2 层高对振级的影响规律

5．3 建筑物振级随振源距离的变化规律

5．4 路面不平整度对建筑物振级的影响

5．5 不同土质对振动的影响

5．6 不同速度对建筑物振级的影响

5．7 不同轴重对建筑物振动振级的影响

5．8 国内外环境振动评价标准

5．8．1 ISO环境振动控制标准

5．8．2 美国振动控制标准

5．8．3 日本对环境振动控制标准

5．8．4 国内环境振动标准

5．9 建筑物环境振动评价

5．10 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介及发表论文和参加科研情况