深圳市和利爆破技术工程有限公司 广东 深圳 518034
摘要：本文结合城市基坑控制爆破振动监测数据进行分析，对露天浅孔爆破地震反应谱特征进行了分析研究。所得结果不仅对建筑物抗震设汁提供依据，还将对爆破震动的研究有推动作用。
关键词：爆破振动 反应谱
1.引言
长期以来，国内外对爆破振动对建筑物的影响问题进行了大量的研究工作，普遍以爆破振动产生的地面介质质点速度作为建筑物破坏的判据，并以此建立安全振动标准。很显然，有了这些标准，虽然能判断建筑物在一定的情况下是否安全，但对于结构抗震还不是够的，因为它只能提供一个很有限的地面运动的描绘，不能确定爆破振动对建筑物产生的地震荷载，更不能充分的定量给出它所产生的破坏的能力。现代爆破的大量工程实践和研究都表明，爆破振动对建构筑物的破坏作用不仅仅取决于质点振动速度的大小，而是多个物理量的综合体现，包括振动速度、振动持续时间、振动频率以及建构筑物自身的结构特征。建筑物的结构千差万别，导致它们对于爆破地震的响应也各不相同。对于结构、材料各不相同的建筑物，如仅采用目前的地面振速标准来进行安全控制，就显得比较笼统，亦不尽合理。爆破震动反应谱表示单自由度体系在地震波作用下的最大反应，它反映了在爆破震动作用下结构的特性，将其用于研究爆破震动对建筑物的作用时综合考虑了结构自振特性和爆破地震波特性的影响，比仅用地面质点振速作为判断建筑物安全振动、标准合理显然更合理一些。
七十年代末期，武汉水利电力学院曾在爆炸实验室中利用自制的反应谱测试仪进行了碉室爆炸振动反应谱的测试工作，试图通过实际测量来确定爆炸振动对建筑物的影响问题，并得出了一些初步结论。江苏地震局于八十年代初对江山水泥厂和海南石碌铁矿中所测地震波应用中点加速度法进行过反应谱方面的研究，并将其与天然地震反应谱进行了比较，美国和意大利也在做这方面的工作[1]。但目前在爆破工程中关于这方面的研究还很不够，世界各国应用反应谱理论研究爆破地震动对建筑物的影响问题仍处于不断发展之中。
本文结合某项目基坑开挖爆破振动监测数据进行爆破震动反应谱分析，从工程爆破地振波特性和爆破振动引起建筑物的结构振动响应特性两方面进行综合研究，为客观评价周边建筑物在爆破振动影响下的安全性提供了科学依据。
2.爆破震动监测系统与监测方案
2.1工程概况
深圳地铁7号线7304-2标段皇岗村站开挖工程包括皇岗村地铁站基坑开挖以及隧道矿山法施工开挖，工程量约70000m3。开挖范围内基坑北侧18.5米为钢筋混凝土结构的皇轩酒店,基坑南侧17.8米为砖混结构的民房建筑物。
2.2 监测系统
现场采用成都中科测控仪器有限公司研制开发的最新产品TC-4850N型爆破振动记录仪，这是目前国内研制开发的集测量、处理、输出为一体的先进测振仪。完全可满足本次爆破振动安全监测与评估的需求。
①测试系统
② 分析处理系统
③ 现场监测与信号处理过程（图1）
图1 TC-4850N型测振仪监测系统框图
2.3 监测方案
本次爆破振动监测工作共布置了两条监测线对民房建筑物（1号监测区）和皇轩酒店（2号监测区）分别监测。
1号测线—为民房建筑地面监测线，包括1号监测区，沿民房建筑边界线(均匀布置监测点(测点间的距离为15~20m)。
2号测线—为皇轩酒店上部结构监测线(距地面高度为15~30m)，分别在地面、露台、会议室、套房顶部布置监测点。
具体测点布置如图2所示。
图2 爆破振动监测点布置示意图
图5速度反应谱曲线和加速度反应谱曲线的变化趋势
和天然地震相比较，浅孔爆破地震反应谱的峰点较天然地震少，因为浅孔爆破地震波的持续时间相对天然地震要小得多；浅孔爆破地震反应谱曲线过峰值点以后，谱值急剧下降，衰减比天然地震的衰减更快，似乎更接近于指数衰减，尤其加速度反应谱更明显具有这一特征；
浅孔爆破地震波加速度反应谱在结构周期大于1秒时，谱值几乎趋近于零，所以在爆区，对刚性建筑物有更大的破坏作用。
浅孔爆破地震波速度反应谱随周期变化是多峰点的，但当周期大于某一定值后，曲线的形状呈现出与时间轴大致平行的趋势。加速度反应谱的衰减规律和速度反应谱相似，但其衰减速度更快。位移反应谱曲线，其形状恰与加速度反应谱线相反，过了峰值有一定衰减，但随后有着随周期增长而增大的趋势。三种反应谱随周期变化的趋势，可用图5表示。
对不同阻尼比条件下的反应谱曲线分析表明，阻尼对结构的动态响应有很大的影响。如图6表明，阻尼对反应谱曲线有明显的削峰作用，阻尼常数越大，对应建构筑物的反应就越小，反应谱曲线越平滑，峰点越少，这对加速度反应谱尤其明显。对一般建筑结构通常以D=0.05的临界阻尼比为标准，但由于建筑结构的形式的多样性，以及现代建筑隔震元件的应用，有些建筑具有较高的阻尼常数，在计算针对这类建构筑物的反应谱时，必须考虑阻尼修正。
参考文献
[1]张雪亮，黄树棠编著．爆破地浸效应．北京：地震出版社，1981.
[2]钱胜国,王文辉.爆破地震动作用结构动力响应反应谱方法若干问题.爆破工程文集[Ｃ] 2002.11.
[3]钱胜国.爆破地震动速度位移激励结构动力响应分析方法[Ｊ].爆破,2000,17(增刊):28-33.
论文作者:卢柱辉1,张勇2
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/20
标签：建筑物论文; 结构论文; 阻尼论文; 地震波论文; 基坑论文; 加速度论文; 速度论文; 《防护工程》2017年第11期论文;