轻轨隧道爆破引起的古建筑群地震效应及其控制

摘要

城市现代化发展导致的交通问题越来越突出，轻轨铁路的出现有效的减缓了交通压力，与此同时，轻轨铁路的建设过程中的爆破振动对周边建筑物造成的影响也越来越被重视。国内外相关学者与专家已经进行了大量爆破地震对建筑物影响及其控制研究，然而针对古建筑这一特殊结构和类型的建筑物，开展爆破振动影响下的结构振动特性及其爆破地震效应控制研究尚较少。因此，研究爆破振动影响下的古建筑的结构振动特性及其地震效应控制，在工程振动影响下的古建筑保护方面具有十分重要理论研究价值与工程实践指导意义。
　　论文依托育王岭隧道爆破振动安全监测工程，围绕阿育王寺古建筑爆破振动影响及其控制，通过理论分析、现场试验等研究方法，进行了轻轨隧道爆破施工影响下的古建筑结构振动以及爆破地震控制研究，得到了以下一些研究结论与结果：
　　1.开展了依托工程爆破振动观测测试与分析，得到了宁波地区轻轨隧道爆破地震波传播和衰减规律。通过观测结果回归分析，得到了较近距离地表、较远距离铁路路基以及建筑物基础垂直方向、水平径向、水平切向的质点振动速度峰值随炸药药量与距离衰减的经验公式。
　　2.通过爆破地震波时频特性分析、远近距离对比分析指出，振动速度峰值随药量与距离的衰减以水平方向快于垂直方向；相较早时期的质点振动速度峰值随比例药量衰减关系，明显存在衰减指数?的上升趋势，即较远距离条件时爆破振动相对近距离时衰减加快；主振频率主要分布范围为10～70Hz，且以10~20Hz频次最高。
　　3.建立了相应的有限元数值分析模型，开展了砖石塔、山门以及天王殿三类古建筑动力响应与结构振型理论与数值分析，得到了各阶固有频率，结果表明一阶固有频率相拟合，二种分析的二阶与三阶固有频率存在差别。同时三类古建筑的最大振动速度响应值（强夯条件）均远大于工业振动振源条件下的国家重点文物建筑的允许值，说明考虑循环往复持续振动长期作用的时，爆破地震可能会相应古建筑物产生疲劳破坏，因此考虑爆破地震累积效应时，质点振动速度判据标准值宜慎取小值。
　　4.砖石塔和山门以及天王殿二重檐结构动力响应与振型分析结果表明，砖石塔和天王殿固有频率一般在1~10Hz范围内，山门的二、三阶固有频率有增高的趋势，爆破振动随主振频率与古建筑结构的固有频率存在重叠可能，势必导致结构共振进而促使动力响应放大，说明爆破振动安全判据综合考虑振动速度和主振频率的科学合理性。
　　6.针对依托工程现场实际情况，分析提出了轻轨隧道爆破地震控制技术与方法：炸药种类的选择、合理的爆破方式与方法、合理利用地形与地质条件、安全距离的控制、区别对待建筑物类型与类别。

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第一章 绪论

1.1 序言

1.2 研究背景和必要性

1.3 爆破引起的地震动

1.4 国内外研究现状

1.5 研究方法与技术路线

第二章 爆破振动的工程特性及其对建筑物的影响

2.1 爆破振动工程特性

2.2 爆破引起的地震类型

2.3 爆破振动的特点

2.4 爆破地震对建筑物的破坏影响

2.5 本章小结

第三章 轻轨隧道爆破振动测试与分析

3.1 工程概况

3.2 爆破振动监测

3.3 爆破振动监测结果及其分析

3.4 本章小结

第四章 古建筑群结构动力响应与振型分析

4.1 概述

4.2 砖石塔结构动力响应与振型分析

4.3 山门结构动力响应与振型分析

4.4 天王殿二重檐结构动力响应与振型分析

4.5 本章小结

第五章 轻轨隧道爆破地震控制技术与方法

5.1 概述

5.2轻轨隧道爆破地震控制技术与方法

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录A