竖向激振作用下Duxseal-WIB联合隔振研究

摘要

交通荷载、建筑施工、机器运行等不同形式的动荷载作用于地面产生振动，对振源周边造成环境振动污染，危及建筑结构安全性能，影响人类正常生产生活，尤其是邻近精密仪器的制造和使用。为此，本文创造性地将高阻尼材料Duxseal作为主动隔振屏障，用于自由场隔振。采用半理论半解析边界元法，建立土体-结构动力模型，计算分析Duxseal的振动隔振性能。依据Duxseal和波阻板（WIB）隔振规律的互补性，发展了一种带孔WIB填充Duxseal的隔振方法，通过现场试验，证实了竖向激振作用下Duxseal-WIB（DXWIB）的隔振效果。主要研究内容包括：　　（1）二维半空间弹性地基中Duxseal主动隔振性能。基于Duxseal优异的阻尼性能，将其作为主动隔振屏障用于自由场振动隔振。采用薄层法格林函数作为基本解，建立土体-结构动力相互作用的二维边界元模型，讨论Duxseal几何尺寸和土质参数对Duxseal屏障隔振效果的影响，并与WIB主动隔振进行对比分析。计算结果表明，竖向激振作用下，Duxseal可以有效减小地表位移振动幅值，对地表竖向位移的隔振效果整体优于水平位移。在一定变化范围内，增加Duxseal宽度、厚度或深度，均可提高其隔振效果。此外，与WIB相比，Duxseal的隔振随距离变化较为均匀。　　（2）三维半空间弹性地基中Duxseal主动隔振性能。利用三维半理论半解析边界元法，针对均质和层状弹性地基中埋置Duxseal隔振屏障，计算Duxseal直径、厚度及其埋深对地表位移的隔振效果，对比分析二维与三维条件下Duxseal几何参数及土质参数对Duxseal隔振效果的影响。同时，结合二维计算结果，研究Duxseal与WIB两种屏障隔振规律的相关性。结果表明，在一定变化范围内，增加Duxseal直径、厚度或埋深，均可有效提高隔振性能。Duxseal埋深和土质参数对Duxseal的隔振效果影响尤为显著。Duxseal屏障作用下地表位移振幅衰减系数随距离变化曲线与WIB具有一定的隔振互补性。　　（3）DXWIB屏障隔振性能。基于Duxseal与WIB屏障的隔振互补性，提出了一种带孔WIB填充Duxseal的隔振方法，即DXWIB。采用现场试验，对比分析竖向激振作用下WIB、带孔WIB以及DXWIB三种不同屏障的隔振效果，取距离振源中心3m处的监测数据进行快速Fourier变换和Fourier逆变换，分析DXWIB隔振屏障在时域和频域中的隔振性能，揭示DXWIB屏障的隔振机理。实验结果表明，DXWIB屏障具有显著的隔振效果，可以明显减小地表加速度和位移振动幅值。

目录

声明

变量注释表

1 绪 论

1.1 研究背景（Research background）

1.2 研究目的和意义（Research purpose and significance）

1.3 国内外研究现状及发展动态（Research status and development trends at home and abroad）

1.4 研究内容及方法（Research contents and methods）

1.5 创新点（Highlights）

1.6 技术路线（Technology road）

1.7 小结（Summary）

2 二维竖向激振作用下Duxseal主动隔振研究

2.1 二维半解析边界元法（Two dimensional semi-analytical boundary element method）

2.2 薄层法基本解答（Basic solution of thin layered method）

2.3 二维半解析边界元法验证（ Verification for two dimensional semi-analytical boundary element method）

2.4 均质地基Duxseal主动隔振分析（ Active vibration isolation of Duxseal in homogeneous foundation）

2.5 层状地基Duxseal主动隔振分析（Active vibration isolation of Duxseal in layered foundation）

2.6 与WIB隔振效果对比（Comparison with wave impeding block）

2.7 小结（Summary）

3 三维竖向激振作用下Duxseal主动隔振研究

3.1三维半解析边界元法（Three dimensional semi-analytical boundary element method）

3.2 三维半解析边界元法验证（ Verification for three dimensional semi-analytical boundary element method）

3.3 均质地基Duxseal主动隔振分析（Active vibration isolation of Duxseal in homogeneous foundation）

3.4 层状地基Duxseal主动隔振分析（Active vibration isolation of Duxseal in layered foundation）

3.5 与WIB隔振效果对比（Comparison with wave impeding block）

3.6 小结（Summary）

4 Duxseal-WIB联合隔振试验研究

4.1 隔振原理 （Isolation mechanism）

4.2 试验简介（Testing introduction）

4.3 试验设备（Testing equipment）

4.4 试验结果分析（Analysis for test result）

4.5 小结（Summary）

5结论与展望

5.1 结论（Conclusions）

5.2展望（Prospects）

参考文献

作者简历

致谢

学位论文数据集