连续屏障和非连续屏障远场被动隔振三维分析

摘要

屏障隔振是振动污染治理的一种有效方法,被广泛应用于工程实际中.与传统的隔振方法如弹簧—阻尼隔振系统相比,它具有耐久性好,可作为结构一部分等优点.但目前关于屏障隔振机理的研究还很不充分,以至于有时由于屏障隔振系统设计不当而起不到隔振作用.该文从瑞利波散射理论的原理出发,首次对连续屏障和非连续屏障远场被动隔振效果进行了三维分析,主要内容有:(1)该文从土动力学的角度,对屏障近场主动隔振和远场被动隔振的不同机理进行了深入探讨.认为屏障近场主动隔振属于水平非均匀地基上基础振动问题;屏障远场被动隔振相当于异质体(屏障)引起的瑞利波散射问题.根据点源和线源荷载作用下Lamb问题的解答,结合隔振研究中近场和远场的概念,提出了近场与远场界线的取值.(2)从弹性波散射理论的积分方程方法入手,根据Lamb问题的基本解,推导出关于瑞利波散射问题求解的积分方程表达式.该方法将复杂的瑞利波散射问题转化为积分方程来求解,能处理任意多个形状不规则的异质体引起的瑞利波散射,为分析屏障远场被动隔振效果奠定了坚实的理论基础.(3)对填充沟连续屏障远场被动隔振进行了三维分析,讨论了影响隔振效果的几个主要参数.研究表明,隔振材料对于隔振效果有较大影响,为取得良好的隔振效果应选择刚性隔振材料;填充沟长度决定了隔振屏蔽区的面积;填充沟的深度和宽度决定了隔振的效果.但当屏障深度超过一倍瑞利波波长后,屏障深度对于隔振效果的影响就很小了.(4)非连续屏障隔振研究是一个非常困难的问题.该文以瑞利波散射理论的积分方程方法为基础,分析了单排和多排桩的远场被动隔振.分析结果证明,排桩隔振是由于其整体作用而产生,仅分析桩径是不完全的,应从多根桩所形成的整体屏蔽功效出发来考虑非连续屏障的隔振效果.对于单排桩隔振而言,为保证一定的屏障体系厚度,桩的尺寸必须很大,并且桩的间距不能过大;对于多排桩隔振而言,屏障体系的厚度主要取决于桩的排数,与桩的尺寸关系不大,因此多排桩隔振只要能保证排桩形成隔振的整体,采用小桩密布的方式同样能取得良好的隔振效果.(5)该文从瑞利波散射问题的积分方程表达式入手,根据不同异质体产生的瑞利波散射场相近的原则,提出了非连续屏障和连续屏障等价的方法,为非连续屏障隔振分析开辟了一条新的道路.该文是国家自然科学基金项目

目录

文摘

英文文摘

第1章概述

1.1振动对周围环境的影响

1.2人工振源产生的地面波场特性

1.3屏障隔振技术的运用

1.4本文研究的内容

第2章屏障近场主动隔振与远场被动隔振及其界线

2.1近场主动隔振与远场被动隔振概念

2.2点源荷载作用下近场与远场的界线

2.3线源荷载作用下近场与远场的界线

第3章瑞利波散射问题的求解

3.1引言

3.2弹性波散射问题的基本理论与方法

3.3求解弹性波散射问题的积分方程法

3.4弹性半空间中的瑞利波

3.5积分方程法求解瑞利波的散射问题

第4章填充沟连续屏障远场被动隔振分析

4.1引言

4.2屏障材料对屏障隔振效果的影响

4.3屏障尺寸对隔振效果的影响

4.4填充沟屏障隔振范围的讨论

第5章非连续屏障远场被动隔振分析

5.1引言

5.2非连续屏障的整体隔振作用

5.3桩的深度对非连续屏障隔振效果的影响

5.4单排桩非连续屏障的隔振效果

5.5多排桩非连续屏障的隔振效果

5.6非连续屏障隔振试验研究

第6章非连续屏障与连续屏障的等价

6.1引言

6.2非连续屏障与连续屏障的等价条件

第7章屏障隔振的工程实例和实用设计方法

7.1工程实例一

7.2工程实例二

7.3工程实用设计方法

第8章研究结论和进一步研究构想

8.1本文研究结论

8.2进一步研究的构想

附录1

参考文献

致谢

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