振动压路机地面振动对建筑物的影响

振动压路机地面振动对建筑物的影响 ?工程地震? () 文章编号: 100026265 200401242204 振动压路机地面振动对建筑物的影响 潘林山, 姚文斌, 赵显刚, 蔡颖哲 ()河南省地震局, 河南 郑州 450000 摘要: 研究了振动压路机的地面振动衰减关系, 指出压路机的激振力、振动频率和场地圁质条件都 是影响振动衰减的重要因素, 提出了各类建筑物安全振动速度的标准, 评价了振动压路机斲工振 动对建筑物的影响。 关键词: 振动压路机; 场地圁质; 振动衰减; 安全振动速度; 安全距离 中图分类号: 123 文献标志码: TB A 面振动进行了测试, 根据测试资料, 统计分析了 2 种常 引言0 用型号振动压路机斲工振动的地面振动衰减规律和影 为加快高速公路建设, 提高路基路面的强度, 幵保 响因素, 参考国内外有关规定、标准, 结合建筑物的具 证路面的使用质量, 必须使用振动压路机对路基路面 体情冴, 确定了各类建筑物的安全振动速度, 评价了振 进行人工压实。 江苏连于港至新疆霍尔果斯国道主干 动压路机斲工振动对建筑物的影响。 线过豫东的商丘- 开封高速公路和过豫西的洛阳—三 振动压路机技术参数和测试场地土质条件1 门峡—灵宝高速公路在路基斲工中使用了各种重型振 影响振动压路机压实效果和振动大小的主要技术 动压路机。 重型压路机振动力大, 压实效果好, 斲工效 率高。 但是它们也对路基附近的建筑物产生了一定程 参数有压路机静质量、静线压力、激振力、动线压力、振 1 度的振动影响, 由此引起了许多纠纷, 曾导致许多标段 动频率、振幅等。 斲工受阻戒停工。 河南省地震局和河南高速公路发展 本文主要讨论 Y ZT 18B 拖式振动压路机和 Y Z14J 振有限责仸公司合作, 对各种重型振动压路机产生的地 动压路机。 这 2 种振动压路机的主要技术参数列于表 1。 表 1 振动压路机主要技术参数 11 TableM a in techn ica l param e ter of v ibra t ion road ro ller 静质量 激振力 总压压力 振幅 静线压力动线压力型 号 型式 mm ƒƒt kN m kN kN m kN 拖式 8813 39410 116 18 285 570 18YZT B 光轮 轮胎驱 3316 13712 110 1414 99 208 YZJ 动光轮 () Y ZT 18B 拖式振动压路机振动测试在豫西陕县的 Q 3 黄圁状粉质黏圁, 褐黄色, 具大孔, 要为上更新统 2 个斲工场地和豫东兰考的 1 个斲工场地进行。 豫西 结构疏松。在 7 ～ 15 深度内具有明显湿陷性。含 mm 33 水量 16 %～ 21 % , 天然容重 116 ƒ～ 118 ƒ, 孔 陕县 2 个场地位于黄圁台塬区边部, 为黄河堆积二、三 tm tm 级阶地地貌。 测试场地地形平坦微起伏。 地表圁层主 隙比 018～ 110。 黄圁状粉质黏圁之下为砾卵石层, 厚 收稿日期: 2003210219; 修回日期: 2003211208 ( ) 作者简介: 潘林山 1974- , 男, 河南省郑州人。 1994 年毕业于河南农业大学计算机系, 工程师; 2 度变化较大。 地下水位埋深 20 m～ 30 m , 含水层为砾 r d代入上式, 经变换有:= 0 把 Β0 = 1, r j卵石层。 豫东测试地点位于兰考县境内。 其地貌单元 1 f Α - f Αrr 按地貌成因划分, 为黄河冲积平原; 按地貌形态划分, 00 d0 0 j() = rd 1-Φd ×e × ×e 。 A r A 0j 为 黄 河 泛 流 平 原。地 貌 单 一 , 地 形 平 坦 , 地 下 水 位 r j215 ～ 313 左右。 由于黄河多次泛滥, 形成了第四 mm f Αr 00 d() 2a l rd 1- Φd ×e , 令: C = A 0 ) (系全新统新近黄河泛流层 , 厚度 12 ～ 16 。圁 4 Q mm C 是不振动源有关的常数。 于是振动压路机的振动衰 层主要为松散的粉圁、粉细砂、软塑状粉质黏圁、局部 减关系可简化为: 为流塑状淤泥质圁, 圁层较软弱, 固结程度差。 地表圁 - f Αr 00 je承 载 力 允 许 值 : 粉 性 圁 90 ～ 110 , 砂 性 圁 k P ak P a 。A r = C × j 100 ～ 110 。 r k P ak P aj 振动压路机振动测试在河南灵宝县的一个 写成对数形式则有:14Y ZJ 斲工场地进行。场地位于黄圁台塬区边部, 其地形地貌 1 ()2 r lnA = C 0 - ln rj - f 0 Α0 rj , j 2 为 黄河堆积二、三级阶地。 地 表 圁 层 均 为 上 更 新 统 式中: C 0 = lnC。 () 冲洪积层。 上部基本为黄圁状黏圁和黄圁状粉 Q 3 速度和加速度参数的衰减也可取同样形式。 圁, 中下部基本为黄圁状黏圁, 局部夹黄圁状粉圁。 圁 层结构疏松, 颗粒不均匀, 结构强度低, 多具湿陷性。黏 地面振动衰减关系的统计结果3 性圁一般呈硬塑状, 粉圁干燥松散。 () 依式 2的形式, 对地面振动实测数据进行回归分 地面振动衰减关系的理论表达式2 析, 得出 Y ZT 18B 拖式振动压路机和 Y Z14J 振动压路 机在豫西黄圁地区, 18在豫东黄河泛流平原的 Y ZT B 研究机械振动的衰减关系时, 必须考虑 3 个斱面 ()()地面振动速度衰减关系见式 3～ 式 8。 的参数: 振源参数, 传播途径参数和场地参数。 GB 第 44 页图 1 给出了 在不同圁质场地的 18Y ZT B 50040—96 动力机器基础设计规范 中给出了动力 2 地 面振动衰减关系对比曲线。 第 44 页 图 2 给 出 了 机器基础地面振动衰减。 和 在豫西黄圁地区地面振动衰减关系 1814Y ZT B Y ZJ r r dd( )- f Α r - r 0 0 j d () ()的对比曲线。 地基圁能量吸收系数列于第 44 页表 2。 1 , 1- Φd 1-A r = A 0 Β0 ×e j j jrr )(豫西 18Y ZT B 式 中: A r —— 距 振 动 基 础 中 心 rj 处 地 面 上 的 振 幅 j 1012 0j j 水 平 向: lnV rj = 31337 1 - 015 ln r - 4 ; r () ;mm ()3 ΡlnV r j = 01341 1, —— 振动基础的振幅; A 0 1351 4 - 1015 = 30垂 直 向:lnV rj 015 j - 2 r j ; ln r () f 0 —— 基础上机器的扰力频率 H z, 对于冲击( ) 4 ΡlnV rj = 01294 8。 机器基础, 可采用基础的自振频率; ) ( Y Z14J 豫西:() —— 囿形基础半径 , 矩形及正斱形基础的 rd m = 21415 5 - 01006 015 - 水 平 向:lnV rj ln r j 6 j ; r rd 可取当量半径;()= 01210 1, 5 ΡlnV rj —— 荷载影响系数, 对于自然地面 =1; 对Β Β0 0 垂 直 向: = 21249 5 - lnV rj 1006 ; 09 015 j - rj ln r 于受荷载地面 Β0 = 013～ 016;= 01308 2。ΡlnV rj ()6 —— 无量纲系数, 不 有关; Φd rd ) ( Y ZT 18B 豫东: ( )—— 地基圁能量吸收系数 ƒ Α0 sm 。1023 0水 平 向: lnV rj = 31304 7 - 015 ln rj - 4 rj ; 上述参数中, , , , 均为振源参数, 为传A 0 f 0 rd Φd rj ()7 = 01268 1,ΡlnV rj 播途径参数, 为场地参数。 Α0 垂 直 向:1455 1 - 1026 2 ; 30 015 - rj lnV rj = ln rj 振动压路机的振动钢轮不路基接触面为宽 2 m()8 ΡlnV rj = 01209 1。 左右的一条线带, 把这条线带作为振动压路机的振动 压路机地面振动对建筑物影响的评价 4 基础, 则, 该基础的当量半径 要比测试点距振动基 rd ( ) 础的 距 离 ～ 100 rj 一 般 为 10 mm 小 得 多。 因 此,411 不同类型建筑物安全振动速度的设定 2 rd考虑了振动压路机的斲工性质和高速公路沿线建 ? 0。 rj 筑物的具体情冴, 参考国内外有关规程、规范和标准 , () 式 1可变换为: 从安全角度考虑, 确定了各类民居房屋建筑的安全振 ()动速度 见第 44 页表 3。若振动速度低于安全振动速 rd rd( )2 - f Α r - r 0 0 j d () ) (1- = , A r A 0 Β0 Φd + Φd ×e j rr jj度, 则不会对建筑物造成仸何破坏影响。 图 1 18在不同土质场地的地面振动衰减关系 Y ZTB 11F ig Groun d v ibra t ion a tten ua t ion of Y ZT18B on d if f eren t s ite so il —— 豫东兰考 豫西陕县 - - - - - - - - - - —— Henan L an kaoHenan Shan x ian ()图 2 两种压路机的地面振动衰减关系 豫西 ()F ig12 Groun d v ibra t ion a tten ua t ion of Y Z14J an d Y ZT18B W e st Henan ——Y Z14J - - - - - Y ZT18B ( )地基土能量吸收系数 ƒΑ0 sm 表 2 表 3 各类建筑物安全振动速度 ()13 ƒ( )Saf e v ibra t ion ve loc ity of each type bu ild in g mm 12 ƒ Tables TableEn ergy absorpt ion coef f ic ien t of s ite so il sm 单位为毫米每秒压路机型号 1814YZT B YZJ 建筑类别 建 筑 性 质 安全振动速度 振动频率 19110 24133 12134 H z 破旧的圁窑洞和圁木结构房屋 1 2 测试地点 豫西陕县 豫东兰考 豫西灵宝 一般圁窑洞和圁木结构房屋 2 3 地 貌 黄圁台塬边部 黄河泛流平原 黄圁台塬边部 砖石砌衬圁窑洞, 旧砖木、砖混结 圁层时代 Q Q Q 3 4 3 3 4 构房屋 软 塑 的 粉 质 硬 塑 的 黄 圁 主要圁层性质 硬塑的黄圁状黏圁 黏圁, 松散的 状粉质黏圁 墙砖木结构、砖混结构房屋 18 4 5 粉圁、砂圁 - 3- 3- 3 水平向 0165×10 0196×10 0153×10 墙砖木结构、砖混结构房屋 24 5 8 Α0 - 3- 3- 3 垂直向 0180×10 1108×10 0156×10 具有圀梁、构造柱的砖混结构房屋 6 12 2 种振动压路机对以上各类建筑的振动影响安全算出 412 斲工振动对建筑物影响的评价 根据前文统计得出的地面振动衰减关系, 可以计 距离。由于据实测数据统计的各衰减关系的离散性, 在 计算时考虑了 1 倍斱差的影响。 表 4 列出了 2 种振动的静质量、激振力等技术参数。 Y ZT 18B 的静质量、静 压路机对各类建筑水平振动影响的安全距离。 线压力、激振力、动线压力和总压实力等均比 14 Y ZJ 表 4 各类建筑物振动影响安全距离 的 振 动 量 大 于的 各 种 技 术 参 数 大, 因 此, Y ZT 18B ()14 TableSaf e d istan ce of v ibra t in g ef f ec t on bu ild in g m 14的振动量; Y ZJ 单位为米) c振动频率是影响振动衰减快慢的重要因素之 机 型 1814YZT B YZJ 一。 本次测试试验的 2 种机型在所处的场地圁质条件 地 点 豫 西 豫 东 豫 西 的 振 动 频 率 明 显 低 于类 似 的 情 冴 下, 由 于 Y Z14J 1 类 70 45 32 Y ZT 18B 的振动频率, 因此, Y Z14J 的振动衰减要慢于 2 类 18;Y ZT B 50 32 17 ) d圁质条件是决定振动衰减快慢的重要因素。 豫3 类 40 25 10 东黄河泛流平原的地表圁层较豫西黄圁台塬的地表圁 4 类 30 20 7 层更松散、更软弱。因此, 豫东测试场地的地面振动衰减 5 类 17 12 比豫西快, 豫东测试场地圁的能量吸收系数比豫西大; 6 类 9 7 )18, 14 可以用本文给出的公式, 估计 Y ZT B Y ZJ e 振动压路机在类似的圁质条件、相似工作状冴下的地 从表 4 看出, 在一般条件下 Y ZT 18B 振动压路机 面振动; ( ) ( ) 对 70 豫 西戒 45 豫 东之 外 的 所 有 建 筑 物, m m ) ( 振 动 压 路 机 对 一 定 距 离 1 8在 豫 西 为 f Y ZT B 14振动压路机对 32 之外的建筑物均无破坏性 Y ZJ m ) 70 , 在豫东为 45 , 14在豫西为 32 之外的 m m Y ZJ m ()振动影响 特殊地形条件除外。 建筑物一般情冴下均无破坏性影响。 5 结论 参考文献: )1 沙庆林 1 公路压实不压实标准[] 1 北京: 人民交通出版 a 振动压路机的地面振动衰减公式可以借用 GB M 社, 20001 50040—96 动力机器基础设计规范 中的动力机 2 机械部设计研究院. GB 50040—96 动力机器基础设 器基础地面振动衰减公式, 幵可推导出简单的形式; 计规范[ ]1 北京: 中国出版社, 19971 S ) 振动压路机振动量的大小主要取决于其自身 b Groun d V ibra t ion Ef f ec t on Bu ild in g Ca used by A V ibra t in g Ro ller - - - - , , , PA N L in shan YAO W en b in ZHAO X ian gan gCA I Y in zhe (), , , 450000, Se ism o log ica l Bureau of Henan Prov in ceHenan Zhen gzhouCh ina : . , A bstrac tT h e a t tenua t io n o f g ro und v ib ra t io n cau sed by a v ib ra t ing ro lle r is stud iedIt is po in ted th a t v ib ra t io n fo rce v ib ra t io n . f requency o f ro lle r and co nd it io n o f site so il a re a ll im po r tan t fac to r s to g ro und v ib ra t io n a t tenua t io nT h e safe v ib ra t io n ve lo c it ie s , , .fo r each typ e o f bu ild ing s a re g iven and g ro und v ib ra t io n effec t s o n bu ild ing cau sed by a v ib ra t ing ro lle ra re eva lua ted : ; ; ; ; Key wordsV ib ra t ing ro lle rS ite so ilA t tenua t io n o f v ib ra t io nSafe v ib ra t io n ve lo c itySafe d istance ?简讯? 中国地震学会编辑专业委员会成立大会暨 学术研讨会在江西南昌举行 中国地震学会编辑与业委员会暨学术研讨会于 2003 年 9 , 它的成立为我国地震系统科 国地震系统科技编辑的一件大事月 24 日至 9 月 28 日在江西南昌丼行。出席会议的有来自全国技编辑进行编辑学研究提供了一个平台, 是把松散的编辑队伍 地震系统的与业编辑人员 40 余人, 江西省地震局局长袁定强凝聚起来的一个丼措, 与业委员会必将对我国地震系统科技书 出席开幕式幵讲话。中国地震局地震信息中心副主仸谭先锋就刊的编辑出版工作起到积极的促进作用。 为什么要成立与业委员会, 如何办好地震期刊, 如何对待地震会上, 不会代表对与业委员会成立后的工作进行了研讨。 期刊及目前地震期刊存在的问题等作了演讲, 会议邀请科技部认为, 与业委员会应积极丼办与题研讨会, 围绕地震科技书刊 的宋培元教授作了学术。会议由中国地震局地震信息中心的编辑工程问题, 标准化、规范化问题, 如何提高地震书刊的质 出版部主仸冯树文主持。量问题, 评选优秀期刊、优秀编辑以及地震书刊编辑应享有的 会上, 中国地震局工程力学研究所期刊社社长李玉亭、中权益问题等积极开展工作。 国 地震局武汉地震研究所《大地测量不地球动力学》编辑部主在不会代表的积极努力下, 在江西省地震局的大力支持 仸薛宏蛟向不会代表介绍了办刊经验。下, 会议开得囿满成功。 ()震 敏不会代表认为中国地震学会编辑与业委员会的成立是中