简谐荷载作用下土体建模和防微振基础隔振研究

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随着各类高科技工业精密产品的大量生产,高科技电子厂房开始大量兴建。高科技电子厂房比传统工业厂房有更高的防微振需求,所以微振动控制设计对保证电子厂房内精密仪器的正常使用是必不可少的。高科技电子厂房防微振问题是非常复杂的问题,其中土体中波动的传播路径和衰减规律是电子厂房防微振设计的前提条件。本文首先研究了土体的建模原则以及多个参数对土体表面振动响应的影响,为电子厂房的隔振设计提供理论建模原则。其次基于上述研究结果进一步研究了防微振基础竖向的减振效果,为防微振基础在高科技电子厂房中的应用设计提供依据。具体结论如下:建立二维轴对称土体模型分别研究网格大小、人工边界和模型尺寸的选取原则。结论如下:1)合理离散网格大小宜为(7)1/91/6(8)?m in;2)土体模型长度建议至少是3倍波长加上观察点与振源的距离值,模型厚度建议至少是2倍波长加上观察点与振源的距离值;3)粘弹性边界可以模拟土体模型的有限截断边界,且比固定边界和粘性边界的模拟精度都高。基于上述建模原则建立土体模型,研究了不同参数对土体表面振动响应的影响。结论如下:1)软土的振动衰减速度比硬土快;2)软土的初始振动响应幅值较大,所以尽管软土响应衰减速度快,但是在远场处软土的振动响应可能仍比硬土的振动响应大;3)土体密度对波动响应的衰减无影响;4)大阻尼比土的振动响应衰减速度更快。基于上述建模原则建立防微振基础模型,研究了简谐荷载作用下基础尺寸和材料参数对防微振基础竖向减振效果的影响。结论如下:1)基础长度对竖向减振效果的影响微乎甚微;2)防微振基础对高频振动的减振效果比低频的更好;3)增加基础厚度可以提高竖向减振效果,但是增加到一定厚度后,减振效果增加不再明显;4)基础边界与振源间的距离对竖向隔振效果的影响不大;5)防微振基础在软土场地上的竖向减振效果更好,但是软土场地的初始振动响应很大,所以远场处软土基础上表面振动响应可能比硬土基础表面振动响应大;6)土体密度对防微振基础的竖向减振效果并不太敏感。
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