6.—4, 波阻《板屏障隔《振
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》6.4.1》 本条《给出了波阻板屏障】的适用条件》
— 波阻板【置于地面振源下方进!行主动?隔振的?。主要机理是》基岩上单一土层的振!动存在截《止频率当《表面:作用的简《谐荷载的频率低【于该截止《频率时土层》中没有?波,的传播即《辐射阻尼接近于零】;,仅当激振频率大【于,截止频率时土层中才!会出现波的传播现】。象;当?激振频率接近—。截止频率时》土层发生共振基于此!原理:。Chou《w等(1《991)和S—chmid等(【199?2):提,出了人工《设置一个类似基岩的!有,限尺寸硬夹层进行隔!振,的方法并称该硬夹层!为波阻板(Wave! Im-pe—dance Blo!ck简写《为WIB)
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》波阻板置于土—面进行被动隔振【主要基于下》述机理根据Pao】。 Y: HMow C C!Ach?enba《ch J《 D.Di》f,fr:。act?ion of E】lastic W】aves and !Dynamic S!tre?ss C《o,ncentr—at:ions[J]【.Journal】 ,of Appl【ied Me—-chani—cs197340】(4)pág—s.:213-《219.即将矩【形波阻板视为—圆,柱体的一段当在柱体!表面:。作,。用有波前与》柱轴平行的SH【波偏振与《。柱轴垂直的远场【散射波场us(rθ!t):为,
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【 式《中r极坐标横—。轴;
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, :。 : θ【波入射角极坐标【切向角;
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】 t时间!;
【 : — γ波数;
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! λ【波长;
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, 《 —w圆频率
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当γ=】a(a为柱体—半,径):且γa=《1即波长很》。。长,时只有很小》一部分?入射:波被散射且》所有向后方向几乎】均匀地散射总波【。场与入射波场十分相!似随着频率的增加即!波长变?短时a>>λs【。(γa=5》。。λs为剪切波—长)按角度》的分布变《得越来越复杂向【。前产生很大》的散射这《时散射场与入—射波干扰形成“影】子区:”波长非《常短时即《。γa>>1散射波】的一半集中到正【前,方而另一半或多【或少均匀地》散布在所有其余【方向这时《在圆柱?体的后面可得到相对!未,扰动区即隔振区
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— 波阻板与其他隔振!方式:组,合后用于隔振主要】包括两种情形一种】是在:隔振对象(如—精,密仪器)基》础下方一定深度处放!。置水平?。有限尺寸波阻—。板并配合其他隔【振器(如《阻尼:弹簧)?组合隔?振;另一种是波阻板!。置,于,。土面自身作》为基础板或厚地坪】工作同时在波—阻板周边布置—排桩组合隔振波【阻板屏?障隔振传递》率根据容许振—动值与?隔振前环境振—动测:试数据确定》通过传递率可判断单!一波阻板《能,否达到设计要求是】否需要组合隔振
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国内的】。工程设计《人员已成《。功地将?波阻板与其》他隔振方《式组合后用于隔振杨!先健(19》94)及白玲、【李兴磊(20—12)将砂垫层上】。钢筋混凝土波阻板与!排桩屏障组合隔振】的方:式分别应《用于某大型消声室和!某大型超《精密实验室的被【动隔振比原》弹簧隔振方》案节省造价93【%~95%并缩【。短了建造周期杨先】健、:万叶青、杨》俭等(2002)】将,波阻板屏障》。与阻尼弹簧组合【对不良?。振动环境中》。设置高精密设备【进行隔?振,节省:了64%《的投资并缩短了工期!获得了较好的技术】经济效益
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6.4.2】 , 根据国内》。外,理论及试验研究【成果增大波阻板厚】度和剪切模》量是提高波》阻板:隔振效果的》主要有效手段;【此外增大波阻板【。宽度也是提》高隔振?效果的关键因素之一!。;减小垫《层,厚度(波阻板—。顶面至振源底部【或动力基础底面距】离):也,是提高其隔振效【果的手段之一—根据国?内外理论和》试,验研究成果》结合工程实际及经】。济,因素用于主动隔【振的波阻板尺—寸宜按照《本标准式(6.【4.2-《1)~式(6.【4.2-《3,。)取值对于》厚度和宽度当超过】本标准?式(6.4.—2-1)、式(6】.4.2-2)【所示:上限值?时隔振效《果也会缓慢提—。高但不经济;低【于下限?值时对部分地质【情况有可能发生【振动放大对于垫层厚!度本标准式(6.4!.2:-3:。),所示取值范围内隔振!效果最佳且较为稳】定具体隔振效果【还与其他因素有关】;当超过上限值【时波阻板隔振随【垫层厚度增》大隔振?。效果逐渐《变,差且存在振动放大可!能
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? 土层《参数的变化对波阻】。板的隔振效果有显】著的影响根》据现:行国家标准建筑【。抗,震设计规范GB 5!0011《中对土?的类型和剪切波速】范围的划分(—表1)可知对于【相同的波《阻板在相《同的:。振源作用下土层由】软弱土过渡》。为坚硬土的过—程中土层剪切模【。量、剪切波速及剪切!波长均增大使得【。对隔振效《果,有主要影响的波阻板!无量纲剪切模量、】无量纲直径和—无量纲?厚度都?同,时减小导致隔振效】果有所?下降所以同样—的混凝土波阻板在】软弱土中《的隔振效果最好坚】硬土中则相对—较差;在保证相同】的隔振效《果情况下《土层剪切模量降低】时对波阻板尺寸要】求也有所降》低
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表1 土的类!型划分和剪切波速范!围
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【 波阻板宽度【和厚度?取,值时:对软弱土可分别取】本标准式(6—.4.2《-1)、式(6【.4.2-2—。)所示取值范围中较!小值对坚硬》土可取较大值—;波阻板距》基础底?面垫层厚度取—值时对任何种—类,土层可以优》先,取本标准《式(6.4.—2-3?)所示范围较小值】要避免?振源基础与》。波阻板接触需要结合!具体工程《条件和设计要求综】合,。考虑可行性与经济性!等选取波阻板主动】隔振的设计》参数
! 根据工程经验!波阻板被动》隔振尺寸设》。计置于土《面上进行被动隔【振的:波阻板厚度越—大被动隔振效果越】好波阻板的厚度要】求大于0.125】倍剪切?波波长厚度》过小隔振效率差也不!宜大于0.33倍剪!切波波长若大于此】值投资?增加很多而隔—振效率?增,加甚微
!6.4?.3 本条对波阻!板设:计过程中需》考虑的问《题进:行了规定
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考】虑到混凝土仍是目前!土木工程领域—应用最广泛的建【筑材料具有剪切模量!大的优?点比较适合波—。阻板的制作》和施工故对》于新建的动力机【器等地面振源—仍建议采《用现浇或预制的【。方式进行《波阻板施工混凝【土强度等级的选【用需要符《合现行国《家标准混凝土结构设!计规范?GB 500—10:的规定根据》波阻板主《动隔振相关理论成果!混凝土强度》等级越高波》阻板剪?切模量越《大隔振效果越好根据!现行国家《标准混凝《土结构设计规范【GB 50010】C8:。0混凝?土的:剪切:模量(1.583×!104?MPa)仅为最【低等级C15混凝土!剪切模量(0—.917×1—04:MPa?)的1.7》3倍故提《高混凝土弹性模量】。不能很有效提高【隔振效果还会造成】经济浪费所》以在实?际工程?中混:凝土强度《等级的?选,用只以满《足,。波阻板吊装(预制】)及:正常工作时的强度要!求为标准进行通常要!求,混,凝土强度等级—不低于?C,20:。在波阻板材质为混凝!土的情况下可以通】过调节?波阻板平面尺寸、】厚度及垫层厚度来】提高隔振效果
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根】据选定的波阻—板尺寸及其他具体】情况确定采用—预制或现浇方—式建:造波阻板当》采用预制波阻板时】需要按照现行国家】标准混凝土结构设】计规范GB 50】0,10进行《配,筋、设置吊环—。并进行吊《装验算当波阻—板顶:面,距基础?底面垫层厚度较【小且动力《基础宽度与波阻板】宽度相差较》大时波阻板受力状】态接近平板》式筏基需《。要按照?现行国家标准—建筑地基基》础设计规范GB 】5000《7进行?必要的配《筋以满足波阻板抗冲!切、抗剪切》及局部?受压验算要求
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— : 对于低于10H】z的低频《振动波?。长通常较大》为保证0.5以【下传:递率:波阻板的《平,面设计尺《。寸和厚度设计—。尺寸:可能较大为保证地基!稳,定性故需要按照【现行国家标准—。建筑地基基础设计】规范GB《 5:000?7进:行地基承载力和沉降!验算
】 : , 为避免由于波阻】板的设?置导致产生》不均匀沉《。降影响动力机器的正!常生产当波阻板下方!为软弱土层》时先进行地》基处:理使其能承受波阻】板和:动力机器的基础【静力及动力荷载要】求
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