1、1重型车辆产生振动对结构物安全影响分析摘要:目前,由于缺乏重型车辆产生振动对周围环境影响的研究。本文参照爆破,打桩振动对周围环境的影响,就 22 轮水泥罐车经过某村产生振动的实例,对采集的振动数据进行分析。最后判断振动对结构物的影响,并提出减震措施。 关键词:车辆振动;速度;监测 中图分类号:TU714 文献标识码: 1 引言 福建省某沿海村庄附近修一座大桥,外界通往该桥的唯一通道是该村的村道,村道两旁修筑了各种年代的建筑物,村庄地基为淤泥质粉粘土地基。 开工以来,施工的大桥需要大量的商品混凝土,22 轮重型混凝土罐装车经过该村,该村村民感觉到明显振感,从而阻止罐装车经过,导致施工受阻。本人借
2、鉴之前不少科研工作者对类似问题的分析,并针对淤泥质粉粘性土地基特殊地质条件,提出隔振减振措施。 2 振动监测 2.1 工程概况 该村的建筑物有上世纪六十年代建的一层石砌房子,有新建的六层2框架结构房子,总的来说房屋新老程度不一,结构形式各异。 2.2 地基基础地质情况 表层为杂填土,其下为淤泥质粉粘土 2.3 振动测点布置 从理论上讲,车辆震动产生的地震波以车轮为圆心向四周传播并逐渐衰减,但房屋由于受房屋所处位置的地形、地貌、工程地质、地下水位等因素的影响,实际振动参数(速度)与振源距并非成绝对的正比关系。所以,车辆振动对房屋影响的程度,不能简单的按距震源的远、近来划分轻、重。 为达到上述监测
3、目的和内容,本次测点布置遵循以下原则: 在受振动较大的建(构)筑物附近的地面或建(构)筑物上具有代表性的位置布置测点,以测定地面振动参数及结构振动参数; 测点必须便于布置传感器,尽量使传感器能与基岩固结为一个整体。 每个测点上布置 3 个传感器(垂直速度传感器 1 个,水平速度传感器 2 个) ,监测质点振动速度的 3 个方向分量。 本次选在离村道旁的一栋三层楼的砖混房子墙角。 2.4 监测仪器及监测原理 采用四川拓普测控科技有限公司生产的 UBOX20016 型爆破震动监测专用仪器一台, (图 1) 。仪器性能指标详见表 1,传感器性能指标详见表2、3,震动测试系统的工作原理详见图 2。传感
4、器固定方式采用先用生石膏将传感器稳固于地表上。 3图 1UBOX20016 震动信号自记仪 图 2 震动测试系统工作原理 表 1 仪器性能指标 仪器型号 采集 方式 输入 通道 最高采样率 量程 输入阻抗 A/D 分辨率 输入 带宽 IDTS3850 并行 3ch/台 200KSps/CH 0.4V,2V, 20V 100K/20pF 12 Bit 040KHz UBOX20016 并行 3ch/台 200KSps/CH 1V,2V,5V,10V 1MK/25pF 16Bit 0100KHz 表 3 传感器性能指标 传感器 固有频率 直流阻抗 阻尼系数 灵敏度 失真 动态阻抗 NO.386 4
5、.36Hz 375Ohm 0.558 27.1V/m/s 0.0005 1160ohm NO.387 4.67Hz 376Ohm 0.559 27.7V/m/s 0.0014 1222ohm NO.389 4.43Hz 377Ohm 0.564 27.4V/m/s 0.0008 1191ohm NO.391 4.64Hz 376Ohm 0.559 27V/m/s 0.0004 1134ohm NO.392 4.51Hz 378Ohm 0.563 27.1V/m/s 0.0008 1124ohm 42.5 监测结果 表 4 车辆 1 和车辆 2 一起经过测点振动速度 距离 质点振动速度 3m C
6、h1 0.151 4.395 Ch2 0.043 3.174 Ch3 0.254 4.15 合速度 0.255 (a)ch1(b)ch2 (c)ch3 合矢量图 3 车辆 1 和车辆 2 一起经过测点波形图 表 5 车辆 3 经过测点振动速度 距离 质点振动速度 3m Ch1 0.151 4.15 Ch2 0.041 7.324 Ch3 0.172 3.906 合速度 0.173 (a)ch1 (b)ch2 (c)ch3 合矢量 图 4 车辆 3 经过测点波形图 5表 6 车辆 1 返回测点振动速度 距离 质点振动速度 3m Ch1 0.162 5.615 Ch2 0.075 149.902
7、Ch3 0.08 5.615 合速度 0.179 (a)ch1 (b)ch2 (c)ch3 合矢量 图 5 车辆 1 返回测点波形图 振动监测结果分析 3.1 房屋抗震标准 参照国家标准 (GB67222003),房屋基础地面爆破振动安全允许标准为表 7。 表 7 部分结构类型房屋安全允许振速 保护对象类别 安全允许振速(cm/s) 010Hz 1050 Hz 50100 Hz 土窑洞、毛石房屋 0.50.7 0.71.2 1.11.5 一般砖房 2.02.3 2.32.8 2.73.0 钢筋混凝土结构 3.04.0 3.54.5 4.25.0 注:选取建筑物安全允许振速时,应综合考虑建筑物的
8、重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素 6考虑饱和粘性土在遭受外力扰动下,土的强度急剧下降,甚至发生流动;静置后随时间的增长,强度又逐渐恢复的触变现象;另外由于软土层的自振频率相对硬土层来说要小,接近车辆产生振动的频率,因而产生低频共振。 参照中国地震烈度表 (1980) 综上所述,取安全允许值为 0.5cm/s,从监测的数据可以看出均未超出安全允许值。 4 减振处理技术 车辆产生的振动属于路面上的冲击或稳态激振,不仅要引起剪切波和压缩波,也要引起表面波,称为瑞利波。瑞利波从表面的振源向四周传播,引起地面上竖直的和水平的两种质点运动,但在地面一下很快消失。瑞利波波速与剪切波速近。
9、当泊松比为 0.25 时,瑞利波辐射振源的能量占 67%,而且绝大部分是在深度为一个瑞利波波长的土层内传播。 据此以及监测结果,提出四个减振建议: 1.路面暂时性填沙以减小瑞利波能量,施工完以后可以清除,也可以做路面。 2.在重点防范的建筑物前修筑混凝土连续墙,以减少深部的剪切波。3.保持车距两车不要靠太近一起前进,以免造成反复作用引起液化,造成地基的不均匀沉降。 4.减小车辆载重量以及行进速度,以减少振动对基础的动力影响。 75 结语 1)本文参照爆破安全规程 、 中国地震烈度表 (1980)以及考虑软土的动力特性提出安全允许值为 0.5cm。对类似工程有借鉴意义。 2)本文提出四条减振隔振
10、措施能有效保证建筑物的安全。 3)由于目前针对重型车辆对周边建筑的振动影响还不是很多,以及土的动力特性涉及到波动力学和土力学等相关学科的复杂性,可以通过室内动三轴实验,室外原位测试和数值模拟进一步确定安全允许值。 参考文献: 1 王建强,滑广军,蔡震旦 ,张君. 某房屋结构振动原因分析及加固处理J. 振动、测试与振动, 2007. 2方东升. 施工振动对房屋结构安全影响分析与鉴定J. 铁道科学与工程学报, 2007. 3 王建强,滑广军,蔡震旦 ,张君. 厦门仙岳山公路隧道爆破振动测试报告J. 现代隧道技术, 2002 4 邢蓬勃.振动式沉管灌注桩对建筑物影响的测试分析J.人民邮电出版社,2004 5 许锡昌,徐海滨,陈善雄. 桩基施工振动对环境影响的研究与对策J. 岩土力学, 2003. 6 G B 6722 2003 ,爆破安全规程 S . G B 6722 2003 ,Secure speci fication for blasting S 7陈希哲. 土力学地基基础M. 清华大学出版社, 2004 8 娄建武,龙源,徐全军,季茂荣. 工程爆破中的建筑物振动监8测J. 解放军理工大学学报, 2000. 9 钱家欢, 殷宗泽主编. 土工原理与计算M. 中国水利水电出版社, 1996.