塌落振动信号分析及其地面运动功率谱研究应用

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1、广州大学硕士学位论文塌落振动信号分析及其地面运动功率谱研究应用专业：建筑与土木工程硕士生：刘保龙指导教师：徐丽、张颖摘要随着城市化进程的不断加快，旧城改造、拆迁、扩建等工程项目越来越庞大，使得具有安全高效、经济环保等优点的拆除爆破技术成为拆除行业的首选技术。但是，随着拆除爆破建筑的趋势逐渐向规模越来越大，高度越来越高的方向发展，直接对拆除爆破技术提出了更加严峻地挑战。在实际工程中，塌落触地地震波的传播过程和衰减规律过多的依赖经验回归公式，忽略了从物理现象和过程的角度来理解塌落触地振动，因此，从物理现象出发，寻找既能反映拆除爆破塌落振动

2、特征和建筑物动力响应特性，又符合建筑物受震破坏机理，并且操作简便的动力响应分析方法和安全判据，具有重要的理论意义和工程应用价值。本文在对拆除爆破塌落触地振动效应的研究现状进行分析之后，依托某大型拆除爆破建筑群工程项目的实测数据，基于工程领域的现代信号处理方法，对塌落触地振动信号局部及细节特征进行研究；从物理层面，提出了考虑震源机制、传播途径和局部场地条件的随机傅里叶谱，进而建立塌落触地振动地面运动的加速度功率谱模型函数，并基于此在频域内对周边建筑结构进行动力响应分析，具体研究内容如下：（1）系统地归纳、总结了建（构）筑物拆除爆破塌落触

3、地振动的特性，利用小波（包）分析和HHT分析等信号处理方法，依托某大型拆除爆破建筑群工程项目对现场实测数据不同频带内的能量分布及衰减特征进行分析，发现：小波包分析比小波分析更能详细表明塌落触地振动信号在不同频带内的能量分布特征，具有更好的识别能力；利用Hilbert三维能量谱进行塌落触地振动信号分析，能更加综合地表达了幅值、频率和I塌落振动信号分析及其地面运动功率谱研究应用持续时间对塌落触地振动效应的安全评价。（2）根据地震学原理，基于拆除爆破塌落触地振动特性，综合考虑塌落触地地震波的震源特性、传播规律及衰减特征，在频域内建立了震源谱

4、、传播途径传递函数和局部场地条件传递函数，根据维纳-辛钦定理和频响函数与脉冲函数之间的变换关系，将其变换为塌落振动地面运动功率谱模型函数，进而得出了包含拆除爆破建（构）筑物总体质量、重力加速度、质心高度、震源距、传播途径以及场地条件等综合因素的塌落振动地面运动的功率谱模型，并依据某实际拆除爆破工程案例验证了此功率谱模型的可行性。（3）基于建立的塌落触地振动地面运动功率谱模型函数，运用MATLAB软件编制结构单质点系简化模型在随机振动激励作用下的动力响应程序，进而在某大型拆除爆破塌落触地振动作用下，对离震源相同距离处固有周期不同的建筑结

5、构进行动力响应分析，结果显示，基于塌落振动地面运动功率谱模型可以更加快速地得出在工程振动激励作用下结构的位移响应谱、速度响应谱和加速度响应谱曲线，结构动力响应谱非常直观地表达出了建筑结构的损坏情况，为塌落触地振动效应的预估提供了强有力的依据。（4）相同震源距处，对比不同的固有周期建筑结构在塌落振动作用下的响应位移角、速度响应最大值和加速度响应最大值结果发现，不同建筑结构的动力响应却有很大差别，说明结构的固有属性也是塌落触地振动效应作用下建筑结构动力响应的重要影响因素。关键词：拆除爆破；塌落触地；信号处理；功率谱模型；动力响应II广州大

6、学硕士学位论文SignalAnalysisofCollapsingVibrationandtheResearchandApplicationofGroundMotionPowerSpectrumMajor:ArchitecturalandCivilEngineeringName:BaolongLiuSupervisor:LiXu,YingZhangAbstractWiththecontinuousaccelerationoftheurbanprocess,theoldcityreconstruction,demo-lition,exp

7、ansionandotherengineeringprojectsarebecomingmoreandmorelarge,itmakesdemolitionblastingtechnologywiththeadvantagesofsafety,efficiency,economyandenvi-ronmentalprotectionbecomethefirstchoiceindemolitionindustry.However,withthedem-olitionblastingoftheconstructionbuildingisg

8、raduallymovingtowardsthedirectionofmoreandmorelargerscaleandhigherheight,italsoputsforwardamoreseverechallenge