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小水池水下爆炸地振波特性及邻近建筑物响应

作　者: 曹祖贵
导　师: 郭子如
学　校: 安徽理工大学
专　业: 工程力学
关键词: 爆炸地震波 FFT变换频谱分析动态响应 LS-DYNA 数值模拟振动速度
分类号: O382
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前,有关爆炸地振波的特性的研究,很多爆破工作者已经做了大量的工作,也取得了丰硕的成果,与之相比,地面结构对爆炸地振波的动态响应的模拟还比较滞后。本文通过实验室条件下小水池水下爆炸地振波的实测值来分析地振波的衰减规律以及邻近建筑物的响应。在试验中,利用现有的实验室条件用10gTNT当量的黑索今装药在爆炸水池中爆炸来模拟工程中单药包及多药包的爆炸情况,用两种爆炸方式进行考虑,即不同水平距离、同深度、同药量的爆炸以及同水平距离、同深度、不同药量的爆炸。其中,实测的波形分两部分,一部分是院内测得的波形；一部分是建筑物内测得的波形。为了让实验室试验更能逼真的模拟现场爆炸情况,特考虑了双药包之间的相互作用。最后,通过设计的电测系统分别测量各种情况下水池中爆炸振动波波形,对波形进行判读得出一系列的数据,通过数据处理分析,得出了各种情况下的爆炸地震波垂直振动速度及水平振动速度的计算公式,公式的相关系数基本都在0.96以上,符合实验室试验精确度要求,该计算公式对于实际工程爆破中具有一定的参考意义；同时对测得的波形进行了FFT变换,通过相位谱、功率谱等频谱特征分析其对结构物的影响,对以后小水池中最大装药量与结构物的响应的关系具有一定的指导意义。在LS-DYNA 数值模拟中,通过对结构体动力响应的数值模拟得出以下结论：结构体柱上节点和梁上节点的质点振动速度在x、y、z三个方向上都明显大于板上节点振动速度；同时结构体柱上节点和梁上节点在x、y、z三个方向上具有一定的位移,并且y方向上位移明显大于其他两个方向上的位移；板上节点振动速度三楼明显大于二楼和一楼且二楼最小,这与实际测得的数据具有很高的相似性。由此可以看出水下爆炸对地面结构物的影响较明显,尤其是近距离高层建筑物影响较大,楼层顶部的振动速度通常比中部大,说明高程具有一定的放大作用。图[37]表[26]参[39]

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-19
  1.1 引言  11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 国外研究现状  11-13
    1.2.2 国内研究现状  13-15
  1.3 本文的主要研究内容及创新点  15-16
    1.3.1 本文研究内容  15-16
    1.3.2 本文的创新点  16
  1.4 本文的研究目的及意义  16-19
2 爆炸地振波的相关理论  19-25
  2.1 爆炸地振波的形成  19
  2.2 爆炸地振波的波形参数  19-22
    2.2.1 纵向压力波(P-波)的参数  19-20
    2.2.2 纵向稀疏波(N-波)的参数  20-21
    2.2.3 瑞利波的(R-波)的参数  21-22
  2.3 爆炸地振波的基本类型  22-24
  2.4 爆炸地振波与天然地震波的比较  24-25
3 爆炸地振波衰减规律的实验研究  25-53
  3.1 实验研究方案的确定  25-26
    3.1.1 方案确定  25
    3.1.2 装药条件  25-26
  3.2 实验设备及测试系统  26-31
    3.2.1 仪器与设备  26-29
    3.2.2 测试系统的建立  29-30
    3.2.3 测试系统的特点  30-31
    3.2.4 振动传感器的标定  31
  3.3 单药包爆炸试验研究  31-41
    3.3.1 设计思路  31
    3.3.2 试验参数的确定  31-32
    3.3.3 试验结果处理与分析  32-41
  3.4 双药包爆炸相互作用试验研究  41-48
    3.4.1 设计思路  41
    3.4.2 双药包试验参数的确定  41-42
    3.4.3 试验结果处理与分析  42-48
  3.5 单药包与双药包的比较  48-50
  3.6 本章小结  50-53
4 建筑物对爆炸地振波响应的数值模拟  53-59
  4.1 基本假设  53
  4.2 结构参数及计算模型参数  53-54
  4.3 计算原理  54-55
  4.4 模拟结果分析  55-58
  4.5 本章小结  58-59
5 结论与展望  59-63
  5.1 结论  59-61
  5.2 展望  61-63
参考文献  63-65
致谢  65-67
作者简介及读研期间主要科研成果  67

小水池水下爆炸地振波特性及邻近建筑物响应

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