[发明专利]一种减弱大型构筑物倒塌引起地面振动的方法

说明书

本发明提供了一种减弱大型构筑物倒塌引起地面振动的方法，包括以下步骤：Ⅰ)确定构筑物倒塌后瓦砾堆积的地面范围；Ⅱ)提供减振垫层，设计选定该些减振垫层的初步物理参数，利用所述瓦砾堆积中的碎片和瓦砾得到所述减振垫层的压缩高度，再将所述减振垫层的所述初步物理参数与所述压缩后高度进行比较，进而确定所述减振垫层的最佳参数；Ⅲ)将最终物理参数确定的所述减振垫层布置在所述瓦砾堆积的地面范围内。本发明利用减振垫层所具有的耗能强、压缩后回弹几乎可忽略、耐久性好、维护费用少等优点，在冲击力作用下，减振垫层可产生多道“褶皱”，从而有效减弱大型构筑物倒塌引起地面的振动。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，涉及一种减弱大型构筑物倒塌引起地面振动的方法。

背景技术

众所周知，大型构筑物如果发生倒塌，会引起强烈的地面振动，可能对周围构筑物、各类设备和人群产生危害。

目前，这一情况在中国内陆核电站中引起特别的关注。通常，内陆核电站选址需要考虑以下因素：

(1)需要靠近大河以获得充沛的水源，保证核电站水冷却系统正常工作；

(2)避开人口稠密地区，以便在发生核事故时进行人口疏散。

在我国，选址考虑以上两个因素所导致的结果是，厂址区域一般狭小。此外，考虑经济性，核电站的冷却塔一般采用高度200米左右的大型钢筋混凝土冷却塔，距离核岛300米左右。投资方和工程师担心，一旦大型冷却塔在外部荷载作用下发生倒塌，将引起强烈的地面振动。振动将在极短的时间内传递至核岛，可能导致核设施发生故障，有诱发核事故的风险。

为解决上述问题，现有的一种办法是降低地面振动，其中，采用垫层铺设在地表是一种现行有效的减振方法。垫层一般采用松软的材料，当混凝土碎片冲击垫层时，垫层变形吸收冲击能量，减弱碎片速度，起到地面减振的效果。

一般工程中经常采用的垫层有细沙和回填土，但是，这两种垫层材料具有以下不足：

(1)“松软”程度不足，耗能效果有限；

(2)耐久性不足，时间长会结硬，降低减振效应；

(3)如果想保持不结硬，则需要额外的维护工作。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种减弱大型构筑物倒塌引起地面振动的方法，利用减振垫层(在本申请中主要是密布钢管)所具有的耗能强、压缩后回弹几乎可忽略、耐久性好、维护费用少等优点，在冲击力作用下，减振垫层可产生多道“褶皱”，从而有效减弱大型构筑物倒塌引起地面的振动。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：提供一种减弱大型构筑物倒塌引起地面振动的方法，包括以下步骤：

Ⅰ)确定构筑物倒塌后瓦砾堆积的地面范围；

Ⅱ)提供减振垫层，设计选定该些减振垫层的初步物理参数，利用所述瓦砾堆积中的碎片和瓦砾得到所述减振垫层的压缩高度，再将所述减振垫层的所述初步物理参数与所述压缩后高度进行比较，进而确定所述减振垫层的最佳参数；

Ⅲ)将最终物理参数确定的所述减振垫层布置在所述瓦砾堆积的地面范围内。

优选地，所述步骤Ⅱ具体包括：

a.初步选用具有一定初步高度的减振垫层；

b.确定在步骤Ⅰ中瓦砾撞击地面时两种不同特征的碎片，一种是具有最大体积的碎片及这种碎片的速度，另一种是具有最大速度的瓦砾及该种瓦砾的体积；

c.通过有限元模型，并以最大体积的所述碎片以及具有最大速度的所述瓦砾撞击所述减振垫层，进而分别得到所述减振垫层的所述压缩后高度，取两者的较大值并初步确定为所述减振垫层的所述压缩后高度；