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《广西大学》 2006年
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基于城市建设地基土细观结构与场地自振特性变异的研究

方崇  
【摘要】: 城市是人类历史进步的产物,是人类走向现代化、繁荣发展和文明进步的标志,是人类最集中活动和工作的场所,然而,人们在城市化进程中不可避免地破坏了城市所在地的自然地质环境,其中城市建设是人类对地质体施加作用最强烈的方式之一。随着我国经济建设的快速发展,城市化进程的加快,我国的城市建设规模越来越大,城市建设荷载对地质体的作用更为明显,势必影响到地质体及地基土性状的变化。本文旨在探讨在城市建设环境作用下地基土细观结构的变异及其场地自振特性的变化规律,尤其是在发生这些变异后,场地的自振周期与该区域建筑物的自振周期的接近程度,是否会产生共振现象。本文的研究成果对结构抗震设计和防震减灾工作具有重要的科学意义。 首先从城市建设和细观结构的角度出发,阐述了施加在地质体上的各种荷载的作用形式、作用特点和作用机理,对城市建设活动造成城市地质环境的影响作了初步的评价。系统介绍了吴恒教授提出的细观结构的物理涵义以及土体结构的“宏观结构——细观结构——微观结构”三级划分的理论和实践意义。在充分收集和利用前人研究资料的基础上,对城市建设环境下细观结构变异进行了深入系统的分析和研究。 为了了解地震波在岩土体中的传播规律,在因素分析的基础上,结合室内土样波速试验,分析了在城市建设作用下土性和物理力学的变化对波速的影响规律,找出影响波速传播的各种因素,建立土体的密度、含水量等物理力学特性与剪切波速度的关系模型,分析在应力状态下剪切波速的变化规律。然后通过对桂平商厦施工前、后分别进行两次现场剪切波速的测试,进一步对城市建设作用下场地自振特性变异的问题进行分析和研究。 在室内试验和现场波速测试的基础上,建立三维有限元分析的计算模型,通过两个实例模型的ANSYS模态分析和地震时程分析,了解在地下水位发生变化和建筑物自重荷载作用等城市建设因素影响下,地基土刚度和密度发生变化后,地震波的传播效应和场地自振特性的变化规律。 综合波速测试和计算机模拟计算结果,探讨了城市建设行为对土体细观结构变异的内在机理,分析了城市建设对场地卓越周期变异的各种因素,并将主要影响因素与自振周期之间建立关系,给出表达式,建立了城市建设引起卓越周期变化模型和卓越周期变异引起震害模型。 最后,针对论文中取得的研究成果和存在问题,对进一步的研究提出了一些有益的建议。
【学位授予单位】:广西大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU435

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【参考文献】
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