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6 4。波阻板屏障隔振6，4。1、本條給出了波阻板屏障的適用條件。波阻板置于地面振源下方進(jìn)行主動(dòng)隔振的主要機(jī)理是基巖上單一土層的振動(dòng)存在截止頻率,當(dāng)表面作用的簡(jiǎn)諧荷載的頻率低于該截止頻率時(shí)、土層中沒(méi)有波的傳播 即輻射阻尼接近于零、僅當(dāng)激振頻率大于截止頻率時(shí)，土層中才會(huì)出現(xiàn)波的傳播現(xiàn)象.當(dāng)激振頻率接近截止頻率時(shí).土層發(fā)生共振?；诖嗽恚珻houw等.1991、和Schmid等、1992、提出了人工設(shè)置一個(gè)類(lèi)似基巖的有限尺寸硬夾層進(jìn)行隔振的方法。并稱(chēng)該硬夾層為波阻板，Wave Im。pedance，Block、簡(jiǎn)寫(xiě)為WIB 波阻板置于土面進(jìn)行被動(dòng)隔振主要基于下述機(jī)理.根據(jù)Pao。Y，H,Mow,C.C,Achenbach。J,D，Diffraction。of,Elastic Waves.and。Dynamic，Stress、Concentrations,J,Journal。of、Applied Me,chanics 1973、40.4，págs.213。219,即將矩形波阻板視為圓柱體的一段,當(dāng)在柱體表面作用有波前與柱軸平行的SH波偏振 與柱軸垂直的遠(yuǎn)場(chǎng)散射波場(chǎng)us，r θ、t 為。式中 r.極坐標(biāo)橫軸、θ.波入射角，極坐標(biāo)切向角。t,時(shí)間。γ、波數(shù) λ。波長(zhǎng),w,圓頻率,當(dāng)γ,a，a為柱體半徑.且γa,1、即波長(zhǎng)很長(zhǎng)時(shí),只有很小一部分入射波被散射，且所有向后方向幾乎均勻地散射?？偛▓?chǎng)與入射波場(chǎng)十分相似.隨著頻率的增加。即波長(zhǎng)變短時(shí)，a,λs γa，5。λs為剪切波長(zhǎng)、按角度的分布變得越來(lái)越復(fù)雜 向前產(chǎn)生很大的散射、這時(shí)散射場(chǎng)與入射波干擾形成。影子區(qū),波長(zhǎng)非常短時(shí) 即γa，1。散射波的一半集中到正前方.而另一半或多或少均勻地散布在所有其余方向，這時(shí)在圓柱體的后面.可得到相對(duì)未擾動(dòng)區(qū),即隔振區(qū).波阻板與其他隔振方式組合后用于隔振主要包括兩種情形,一種是在隔振對(duì)象.如精密儀器?；A(chǔ)下方一定深度處放置水平有限尺寸波阻板.并配合其他隔振器,如阻尼彈簧,組合隔振 另一種是波阻板置于土面.自身作為基礎(chǔ)板或厚地坪工作 同時(shí)在波阻板周邊布置排樁組合隔振 波阻板屏障隔振傳遞率根據(jù)容許振動(dòng)值與隔振前環(huán)境振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)確定 通過(guò)傳遞率可判斷單一波阻板能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求 是否需要組合隔振 國(guó)內(nèi)的工程設(shè)計(jì)人員已成功地將波阻板與其他隔振方式組合后用于隔振.楊先健,1994.及白玲,李興磊。2012。將砂墊層上鋼筋混凝土波阻板與排樁屏障組合隔振的方式分別應(yīng)用于某大型消聲室和某大型超精密實(shí)驗(yàn)室的被動(dòng)隔振.比原彈簧隔振方案節(jié)省造價(jià)93,95,并縮短了建造周期 楊先健，萬(wàn)葉青、楊儉等,2002。將波阻板屏障與阻尼彈簧組合、對(duì)不良振動(dòng)環(huán)境中設(shè)置高精密設(shè)備進(jìn)行隔振。節(jié)省了64 的投資并縮短了工期.獲得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,6 4、2。根據(jù)國(guó)內(nèi)外理論及試驗(yàn)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 增大波阻板寬度也是提高隔振效果的關(guān)鍵因素之一 減小墊層厚度 波阻板頂面至振源底部或動(dòng)力基礎(chǔ)底面距離，也是提高其隔振效果的手段之一.根據(jù)國(guó)內(nèi)外理論和試驗(yàn)研究成果、結(jié)合工程實(shí)際及經(jīng)濟(jì)因素,用于主動(dòng)隔振的波阻板尺寸宜按照本標(biāo)準(zhǔn)式 6，4。2。1。式.6.4,2，3.取值.對(duì)于厚度和寬度,當(dāng)超過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)式.6 4、2,1 式,6，4 2。2 所示上限值時(shí),隔振效果也會(huì)緩慢提高,但不經(jīng)濟(jì)。低于下限值時(shí),對(duì)部分地質(zhì)情況.有可能發(fā)生振動(dòng)放大。對(duì)于墊層厚度，本標(biāo)準(zhǔn)式，6。4，2。3 所示取值范圍內(nèi)隔振效果最佳且較為穩(wěn)定，具體隔振效果還與其他因素有關(guān)，當(dāng)超過(guò)上限值時(shí) 波阻板隔振隨墊層厚度增大隔振效果逐漸變差 且存在振動(dòng)放大可能，土層參數(shù)的變化對(duì)波阻板的隔振效果有顯著的影響.根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，GB、50011中對(duì)土的類(lèi)型和剪切波速范圍的劃分，表1?？芍?duì)于相同的波阻板，在相同的振源作用下,土層由軟弱土過(guò)渡為堅(jiān)硬土的過(guò)程中,土層剪切模量、剪切波速及剪切波長(zhǎng)均增大,使得對(duì)隔振效果有主要影響的波阻板無(wú)量綱剪切模量。無(wú)量綱直徑和無(wú)量綱厚度都同時(shí)減小。導(dǎo)致隔振效果有所下降 所以、同樣的混凝土波阻板在軟弱土中的隔振效果最好 堅(jiān)硬土中則相對(duì)較差。在保證相同的隔振效果情況下,土層剪切模量降低時(shí),對(duì)波阻板尺寸要求也有所降低。表1 土的類(lèi)型劃分和剪切波速范圍，波阻板寬度和厚度取值時(shí)、對(duì)軟弱土可分別取本標(biāo)準(zhǔn)式 6。4,2、1、式，6，4。2,2、所示取值范圍中較小值 對(duì)堅(jiān)硬土可取較大值.波阻板距基礎(chǔ)底面墊層厚度取值時(shí)、對(duì)任何種類(lèi)土層可以優(yōu)先取本標(biāo)準(zhǔn)式。6.4 2 3、所示范圍較小值.要避免振源基礎(chǔ)與波阻板接觸,需要結(jié)合具體工程條件和設(shè)計(jì)要求.綜合考慮可行性與經(jīng)濟(jì)性等選取波阻板主動(dòng)隔振的設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn) 波阻板被動(dòng)隔振尺寸設(shè)計(jì)。置于土面上進(jìn)行被動(dòng)隔振的波阻板厚度越大。被動(dòng)隔振效果越好,波阻板的厚度要求大于0.125倍剪切波波長(zhǎng),厚度過(guò)小、隔振效率差、也不宜大于0。33倍剪切波波長(zhǎng).若大于此值,投資增加很多、而隔振效率增加甚微、6,4。3，本條對(duì)波阻板設(shè)計(jì)過(guò)程中需考慮的問(wèn)題進(jìn)行了規(guī)定.考慮到混凝土仍是目前土木工程領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的建筑材料、具有剪切模量大的優(yōu)點(diǎn)、比較適合波阻板的制作和施工.故對(duì)于新建的動(dòng)力機(jī)器等地面振源 仍建議采用現(xiàn)澆或預(yù)制的方式進(jìn)行波阻板施工.混凝土強(qiáng)度等級(jí)的選用需要符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，GB,50010的規(guī)定、根據(jù)波阻板主動(dòng)隔振相關(guān)理論成果.混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高。波阻板剪切模量越大,隔振效果越好，根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。GB,50010.C80混凝土的剪切模量，1、583.104MPa.僅為最低等級(jí)C15混凝土剪切模量、0。917.104MPa。的1，73倍。故提高混凝土彈性模量不能很有效提高隔振效果，還會(huì)造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi) 所以在實(shí)際工程中，混凝土強(qiáng)度等級(jí)的選用只以滿足波阻板吊裝.預(yù)制、及正常工作時(shí)的強(qiáng)度要求為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行.通常要求混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20,在波阻板材質(zhì)為混凝土的情況下、可以通過(guò)調(diào)節(jié)波阻板平面尺寸，厚度及墊層厚度來(lái)提高隔振效果,根據(jù)選定的波阻板尺寸及其他具體情況確定采用預(yù)制或現(xiàn)澆方式建造波阻板，當(dāng)采用預(yù)制波阻板時(shí)。需要按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB,50010進(jìn)行配筋 設(shè)置吊環(huán)，并進(jìn)行吊裝驗(yàn)算，當(dāng)波阻板頂面距基礎(chǔ)底面墊層厚度較小且動(dòng)力基礎(chǔ)寬度與波阻板寬度相差較大時(shí)、波阻板受力狀態(tài)接近平板式筏基、需要按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB、50007進(jìn)行必要的配筋以滿足波阻板抗沖切?？辜羟屑熬植渴軌候?yàn)算要求、對(duì)于低于10Hz的低頻振動(dòng)，波長(zhǎng)通常較大 為保證0,5以下傳遞率 波阻板的平面設(shè)計(jì)尺寸和厚度設(shè)計(jì)尺寸可能較大，為保證地基穩(wěn)定性 故需要按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范。GB,50007進(jìn)行地基承載力和沉降驗(yàn)算 為避免由于波阻板的設(shè)置導(dǎo)致產(chǎn)生不均勻沉降,影響動(dòng)力機(jī)器的正常生產(chǎn)。當(dāng)波阻板下方為軟弱土層時(shí),先進(jìn)行地基處理.使其能承受波阻板和動(dòng)力機(jī)器的基礎(chǔ)靜力及動(dòng)力荷載要求.