沟渠式被动地面振动隔栅的三维分析.pdf

中国科学 G 辑:物理学 力学 天文学 2008 年 第 38 卷 第 5 期 : 580 ~ 591 SCIENCE IN CHINA PRESS 沟渠式被动地面振动隔栅的三维分析 ①②* ①② ①② ③ 高广运 , 时刚 , 冯世进 , 邱畅 ① 同济大学地下建筑与工程系, 上海 200092; ② 同济大学教育部岩土工程重点试验室, 上海 200092; ③ 上海浦东工程建设管理有限公司, 上海 201203 * E-mail: gaoguangyun@263.net 收稿日期: 2007-06-25; 接受日期: 2007-12-11 国家自然科学基金(批准号:和高等学校博士学科点专项科研基金(编号: 20050247030)资助项目 摘要 基于弹性波散射的积分方程和 Lamb 问题基本解, 推导得到了一个 关键词 适合于瑞利波散射问题的积分方程式, 通过迭代求解, 可解决多个不规则异 瑞利波散射 质体引起的瑞利波散射问题. 沟渠式被动地面振动隔栅也称为填充沟隔振屏 积分方程 障, 把填充沟视为弹性半空间中的异质体, 运用上述解答对填充沟远场被动 填充沟 被动隔振 隔振进行了三维分析, 详细讨论了影响隔振效果的主要参数. 研究表明, 刚 地面振动 性屏障比柔性屏障具有更好的隔振效果; 增加填充沟的深度和宽度都能够提 高屏障的隔振效果, 但当屏障深度达到一倍瑞利波波长后, 增加屏障深度对 隔振效果的影响很小; 填充沟的有效屏蔽范围随沟长的增加而增大. 交通、机器运行、打桩以及其他人类活动常常会产生地面振动, 不可避免地对临近建筑物、 精密仪器设备等产生不利影响, 甚至会影响到周围居民的正常工作生活. 通常, 可以采用设置 各种波阻屏障的方法, 例如空沟、填充沟或排桩等, 降低地振动的负面影响. 根据屏障设置的 位置, 可以将屏障分为主动隔振和被动隔振两种, 其中被动隔振屏障一般设置在远离振源的 被保护结构的周围, 主要通过对瑞利波的散射而起到隔振的作用. 在相同条件下, 空沟的隔振效果一般要好于填充沟和排桩, 但由于地下水、土体稳定性等 条件的限制, 在隔振工程中一般较少采用. 特别是在地面振动瑞利波波长较大时, 空沟由于深 度的限制而无法起到隔振作用. 相反, 填充沟可以设置较大的深度, 而隔振效果优于排桩等非 连续屏障, 因此, 在工程中得到了广泛应用. 众多学者对填充沟的隔振效果进行了研究, 主要分为试验研究和数值分析两大类. Woods[1]首先进行了一系列的现场全尺寸的试验, 对混凝土芯墙的主动和被动隔振效果进行了 详细的研究. Haupt[2]进行了大量的室内模型试验, 研究了填充沟的隔振效果. Ahmad等人 [3]则 在现场试验的基础上, 提出了空沟和填充沟的主动隔振和被动隔振的一些设计原则. 在填充 580 中国科学 G 辑: 物理学 力学 天文学 2008 年 第 38 卷 第 5 期 沟的理论计算方面, Hildebrand[4]针对填充沟刚性屏障提出了一个简单的二维计算模型,