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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行主動隔振的主要機理是基巖上單一土層的振動存在截止頻率 當(dāng)表面作用的簡諧荷載的頻率低于該截止頻率時，土層中沒有波的傳播,即輻射阻尼接近于零。僅當(dāng)激振頻率大于截止頻率時 土層中才會出現(xiàn)波的傳播現(xiàn)象。當(dāng)激振頻率接近截止頻率時.土層發(fā)生共振 基于此原理.Chouw等,1991,和Schmid等 1992,提出了人工設(shè)置一個類似基巖的有限尺寸硬夾層進行隔振的方法，并稱該硬夾層為波阻板，Wave,Im pedance Block 簡寫為WIB 波阻板置于土面進行被動隔振主要基于下述機理、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，與柱軸垂直的遠場散射波場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,時間.γ 波數(shù) λ.波長.w,圓頻率。當(dāng)γ。a a為柱體半徑，且γa 1 即波長很長時.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，總波場與入射波場十分相似，隨著頻率的增加，即波長變短時.a,λs，γa、5 λs為剪切波長 按角度的分布變得越來越復(fù)雜 向前產(chǎn)生很大的散射 這時散射場與入射波干擾形成、影子區(qū) 波長非常短時。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 這時在圓柱體的后面,可得到相對未擾動區(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。一種是在隔振對象,如精密儀器 基礎(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)容許振動值與隔振前環(huán)境振動測試數(shù)據(jù)確定、通過傳遞率可判斷單一波阻板能否達到設(shè)計要求.是否需要組合隔振 國內(nèi)的工程設(shè)計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驗室的被動隔振，比原彈簧隔振方案節(jié)省造價93.95 并縮短了建造周期 楊先健、萬葉青 楊儉等。2002 將波阻板屏障與阻尼彈簧組合。對不良振動環(huán)境中設(shè)置高精密設(shè)備進行隔振,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)濟效益、6、4、2,根據(jù)國內(nèi)外理論及試驗研究成果。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)國內(nèi)外理論和試驗研究成果,結(jié)合工程實際及經(jīng)濟因素 用于主動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,對于厚度和寬度，當(dāng)超過本標(biāo)準(zhǔn)式。6,4.2,1.式。6，4.2,2 所示上限值時 隔振效果也會緩慢提高。但不經(jīng)濟。低于下限值時,對部分地質(zhì)情況,有可能發(fā)生振動放大、對于墊層厚度。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)超過上限值時，波阻板隔振隨墊層厚度增大隔振效果逐漸變差 且存在振動放大可能.土層參數(shù)的變化對波阻板的隔振效果有顯著的影響、根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB,50011中對土的類型和剪切波速范圍的劃分,表1.可知、對于相同的波阻板,在相同的振源作用下，土層由軟弱土過渡為堅硬土的過程中.土層剪切模量.剪切波速及剪切波長均增大。使得對隔振效果有主要影響的波阻板無量綱剪切模量、無量綱直徑和無量綱厚度都同時減小,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。堅硬土中則相對較差,在保證相同的隔振效果情況下.土層剪切模量降低時、對波阻板尺寸要求也有所降低.表1。土的類型劃分和剪切波速范圍，波阻板寬度和厚度取值時 對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、對堅硬土可取較大值。波阻板距基礎(chǔ)底面墊層厚度取值時,對任何種類土層可以優(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)計要求.綜合考慮可行性與經(jīng)濟性等選取波阻板主動隔振的設(shè)計參數(shù)。根據(jù)工程經(jīng)驗.波阻板被動隔振尺寸設(shè)計,置于土面上進行被動隔振的波阻板厚度越大，被動隔振效果越好,波阻板的厚度要求大于0。125倍剪切波波長、厚度過小、隔振效率差,也不宜大于0,33倍剪切波波長.若大于此值 投資增加很多,而隔振效率增加甚微,6 4.3,本條對波阻板設(shè)計過程中需考慮的問題進行了規(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、比較適合波阻板的制作和施工、故對于新建的動力機器等地面振源.仍建議采用現(xiàn)澆或預(yù)制的方式進行波阻板施工,混凝土強度等級的選用需要符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。GB 50010的規(guī)定.根據(jù)波阻板主動隔振相關(guān)理論成果。混凝土強度等級越高 波阻板剪切模量越大。隔振效果越好.根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn).混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，GB。50010、C80混凝土的剪切模量、1、583,104MPa。僅為最低等級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，還會造成經(jīng)濟浪費,所以在實際工程中.混凝土強度等級的選用只以滿足波阻板吊裝 預(yù)制,及正常工作時的強度要求為標(biāo)準(zhǔn)進行，通常要求混凝土強度等級不低于C20,在波阻板材質(zhì)為混凝土的情況下 可以通過調(diào)節(jié)波阻板平面尺寸，厚度及墊層厚度來提高隔振效果 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，需要按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范,GB,50010進行配筋.設(shè)置吊環(huán)，并進行吊裝驗算、當(dāng)波阻板頂面距基礎(chǔ)底面墊層厚度較小且動力基礎(chǔ)寬度與波阻板寬度相差較大時 波阻板受力狀態(tài)接近平板式筏基.需要按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范，GB、50007進行必要的配筋以滿足波阻板抗沖切?？辜羟屑熬植渴軌候炈阋?。對于低于10Hz的低頻振動、波長通常較大,為保證0、5以下傳遞率，波阻板的平面設(shè)計尺寸和厚度設(shè)計尺寸可能較大.為保證地基穩(wěn)定性 故需要按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范.GB。50007進行地基承載力和沉降驗算 為避免由于波阻板的設(shè)置導(dǎo)致產(chǎn)生不均勻沉降 影響動力機器的正常生產(chǎn) 當(dāng)波阻板下方為軟弱土層時，先進行地基處理 使其能承受波阻板和動力機器的基礎(chǔ)靜力及動力荷載要求