專利名稱：吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的核電站隔振溝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及建筑物隔振技術領域，尤其是指一種吸收倒塌建筑物產(chǎn)生的地面振動的隔振溝。
背景技術：
超大型冷卻塔是采用二次循環(huán)冷卻系統(tǒng)的核電站中關鍵的建構(gòu)筑物。目前世界上并無核電站冷卻塔的建造經(jīng)驗。根據(jù)現(xiàn)有的行業(yè)認知，1000MW級別核電站的冷卻塔，塔高一般需要達到200m以上，零米直徑180m以上。計算發(fā)現(xiàn)，當超大型冷卻塔上部結(jié)構(gòu)在外部偶然荷載作用下，會產(chǎn)生整體下落、局部完整下落、局部碎片塌落等狀態(tài)。其中，整體下落造成的地面振動加速度最大，以距離塌落點200m處為例，豎向峰值振動加速度可達2. 4m/s2，可視為珊度的當量地震。根據(jù)核電廠的整體規(guī)劃與布置，此級別的地面振動必然會對核島區(qū) 域產(chǎn)生影響，會造成核島建筑物結(jié)構(gòu)應力畸變、設備儀器儀表讀數(shù)突變等。為了減小冷卻塔塌落產(chǎn)生的地面振動對核島的影響，必須采取必要的措施降低此種地面振動。根據(jù)現(xiàn)有工程經(jīng)驗，主要有兩種減振思路。第一種可視為主動減振措施。主動減振是對超大型冷卻塔本身進行分析，研究各種極端偶然荷載作用下，超大型冷卻塔的破壞點及倒塌模式。針對各種荷載對應的超大型冷卻塔破壞點與薄弱點，進行必要的結(jié)構(gòu)加強措施，如增強配筋、增加結(jié)構(gòu)延性等。此種方式可有效防止冷卻塔在多數(shù)偶然荷載作用下發(fā)生坍塌。但是主動減振仍然存在局限性，由于冷卻塔的結(jié)構(gòu)體型、地基條件、以及結(jié)構(gòu)設計認識的限制，無法對所有外部偶然荷載作用下冷卻塔結(jié)構(gòu)的薄弱點都進行結(jié)構(gòu)加強。此外，受限于目前施工作業(yè)水平，超大型冷卻塔塔體仍存在施工缺陷的可能性。因此在外部極端偶然荷載作用下，超大型冷卻塔仍具有倒塌的可能。此情況在相似的工程中曾多次出現(xiàn)。英國渡橋電廠的八座114米高的冷卻塔中的3座在一陣遠低于50年一遇的強風(基本風速約18. 8 m/s，瞬時風速35. 8 i^s)作用下先后倒塌，而其余的冷卻塔均出現(xiàn)了不同程度的裂縫，調(diào)查的結(jié)論是強度破壞。1973年，Ardeer電廠的單座137米高冷卻塔在中等風速倒塌。其倒塌原因是因為施工缺陷造成了環(huán)向應力超標，在事故以前，塔身上就已出現(xiàn)了大量子午向裂縫。1979年，Bouchain的一座使用超過10年的冷卻塔在微風中倒塌，原因可能是施工時就已經(jīng)存在嚴重的幾何誤差并累計惡化。以上分析及實例說明，主動減振可極大的減小冷卻塔的倒塌可能性，但是并不能完全保證超大型冷卻塔不發(fā)生意外倒塌。第二種措施為被動減振措施。被動減振措施主要思想是在地面設置地面減振帶吸收振動能量，現(xiàn)有技術并無針對冷卻塔的被動減振措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種吸收倒塌建筑物產(chǎn)生的地面振動的隔振溝，其能夠有效吸收倒塌建筑物倒塌時產(chǎn)生的地面振動，降低倒塌建筑物倒塌時會被保護建筑物的影響，提高被保護建筑物的安全性。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
一種吸收倒塌建筑物產(chǎn)生的地面振動的隔振溝，所述隔振溝設于被保護建筑物與倒塌建筑物之間，所述隔振溝的橫斷面為等腰梯形，所述隔振溝包括有第一溝體及第二溝體，所述第二溝體靠近所述被保護建筑物設置，且所述第二溝體的橫斷面為等腰梯形，所述第一溝體及所述第二溝體內(nèi)分別填充有第一填充物及第二填充物，且所述倒塌建筑物處傳播介質(zhì)的波阻抗、所述第一填充物的波阻抗及所述第二填充物的波阻抗依次減小。由波的特點可知，如果地震波在傳播過程中遇到像巖石中的層理面、節(jié)理面、斷層面和自由面，或者在傳播過程中介質(zhì)性質(zhì)發(fā)生了變化時，那么地震波的一部分能量會從交界面反射回來，另一部分則折射過交界面進入第二種介質(zhì)。并且地震波由波阻抗大的介質(zhì)進入波阻抗小的介質(zhì)時，折射波的能量會大大衰減。也就是振動波以壓縮入射波的形式從振動源中心向外傳播，其介質(zhì)的波阻抗為P ，由于溝槽中空氣介質(zhì)的波阻抗P2C2遠遠小于P1C1，所以，通過自由面A進入隔振溝的地震波會衰減，能量大大減小。當隔振溝的深度足夠深時，只有小部分能量通過隔振溝底部介質(zhì)繞射到隔振溝另一側(cè)波阻抗為P3C3的介質(zhì)中。這樣隔振溝就可截斷地震波大部分能量向被保護建筑物傳播，即起到截波防震的效果O 通過設置所述隔振溝將所述倒塌建筑物倒塌時產(chǎn)生的地震波，當?shù)卣鸩◤恼裨?倒塌建筑物)發(fā)出之后，在分別進入所述第一溝體及所述第二溝體時，經(jīng)過兩次雙向反射、折射，將地震波最終轉(zhuǎn)化為鉛直方向與水平方向，最終吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的95%以上，減少倒塌建筑物倒塌對被保護建筑物的影響。在其中一個實施例中，所述隔振溝與所述被保護建筑物平行設置。在其中一個實施例中，所述倒塌建筑物的半徑或?qū)挾鹊囊话霝镽，所述隔振溝中心距離所述倒塌建筑物中心的距離為X，所述被保護建筑物的長度L1，所述隔振溝的長度為L2，所述被保護建筑物距離所述倒塌建筑物中心的距離為L，則L2= (X+R) L/L。在其中一個實施例中，所述隔振溝的深度H1為所述倒塌建筑物倒塌時的振動強度深度的一半。在其中一個實施例中，所述第一溝體的寬度B1與所述第二溝體的上底寬度B3相等，所述倒塌建筑物倒塌時振動的半波長入。在其中一個實施例中，所述第一溝體的斜面的坡面比Y為I: I. (Tl:2. 0，則所述第二溝體的下底寬度在其中一個實施例中，所述隔振溝的頂面距離地面的距離為500mm。在其中一個實施例中，所述第一填充物為細砂，所述第二填充物為軟土。本發(fā)明吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的核電站隔振溝與現(xiàn)有技術相比，具有如下有益效果
本發(fā)明通過在被保護建筑物與倒塌建筑物之間設置隔振溝，利用波的反射和折射原理，將隔振溝的形狀設置為梯形，并將隔振溝設置為兩部分，分別填充有不同的傳播介質(zhì)，改變倒塌建筑物倒塌所產(chǎn)生的地震波的大部分能量的傳播方向，只有極少部分能量向被保護建筑物傳播，起到截波防震的效果。


圖I為本發(fā)明吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的核電站隔振溝與建筑物的平面布置 圖2為本發(fā)明吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的核電站隔振溝的橫斷面 圖3為地震波經(jīng)過本發(fā)明吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的核電站隔振溝的傳播方向示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的隔振溝，所述隔振溝設于所述被保護建筑物與所述倒塌建筑物之間。如圖I所示，本實施例以所述隔振溝13設置于核電廠為例，所述被保護建筑物為核島區(qū)11、所述倒塌建筑物12為冷卻塔，所述隔振溝13設于所述核島區(qū)11與所述冷卻塔12之間。如圖2所示，所述隔振溝13的橫斷面為等腰梯形，且所述隔振溝13與所述核島區(qū) 11平行設置。本實施例優(yōu)選所述隔振溝13距離地面的預留有500mm距離，在所述隔振溝13的上面做路面硬化處理，以方便廠區(qū)的通行。所述冷卻塔12包括有水池，所述水池的半徑為R，所述隔振溝13中心距離所述核島區(qū)11中心的距離為X，所述核島區(qū)11的長度Li(即所述核島區(qū)11與所述減震溝13平行方向的長度)，所述隔振溝13的長度為L2，所述核島區(qū)11距離所述冷卻塔12中心的距離為L，則L2= (X+R)IVL。其中，所述核島區(qū)11的長度L1、所述核島區(qū)11距離所述冷卻塔12中心的距離L及所述冷卻塔12水池的半徑R可通過測量得知，X可根據(jù)實地需要設置不同的值，本實施例優(yōu)選X取值為100米，那么，通過SL2= (IO(HR)L1/!可得出所述隔振溝13的長度值。由波的特點可知，如果地震波在傳播過程中遇到像巖石中的層理面、節(jié)理面、斷層面和自由面，或者在傳播過程中介質(zhì)性質(zhì)發(fā)生了變化時，那么地震波的一部分能量會從交界面反射回來，另一部分則折射過交界面進入第二種介質(zhì)。并且地震波由波阻抗大的介質(zhì)進入波阻抗小的介質(zhì)時，折射波的能量會大大衰減。如圖3所示，也就是振動波以壓縮入射波的形式從振動源中心向外傳播，其介質(zhì)的波阻抗為P !C1,由于溝槽中空氣介質(zhì)的波阻抗P 2c2遠遠小于P lCl，所以，通過自由面A進入隔振溝13的地震波會衰減，能量大大減小。當隔振溝13的深度足夠深時，只有小部分能量通過隔振溝13部介質(zhì)繞射到隔振溝另一側(cè)波阻抗為P3C3的介質(zhì)中。這樣隔振溝13斷地震波大部分能量向被保護建筑物傳播，即起到截波防震的效果。所述隔振溝13包括有兩部分，從所述冷卻塔12自所述核島區(qū)11依次設有第一溝體14及第二溝體15，所述第一溝體14的形狀為平行四邊形，所述第二溝體15的形狀為與所述隔振溝13相似的等腰梯形。所述第一溝體14及所述第二溝體15內(nèi)分別填充有第一填充物及第二填充物，且所述冷卻塔12處(振源處)的傳播介質(zhì)的波阻抗P lCl、所述第一填充物的波阻抗P2C2及所述第二填充物的波阻抗P3C3依次減小。在本實施例中，優(yōu)選所述第一填充物為細砂，所述第二填充物為軟土。為了更好的發(fā)揮所述隔振溝13的隔振效果，確定所述第一填充物的波阻抗P 2c2及所述第二填充物的波阻抗P3C3等的數(shù)值依據(jù)。采取有限單元計算方法，在有限元計算中，地基土傳輸振動的本構(gòu)方程應通過物理模型試驗確定。通過這些關鍵點的測量值反演出地基土的本構(gòu)方程及基土的密度P、動剪切模量G、等效剪切波速Vse等相關參數(shù)。本發(fā)明采用通過物理模型試驗采用重錘落地并記錄不同距離點的加速度響應。試驗按照以下步驟進行
(1)選定試驗K 試驗D的試驗點位置。本實施例按下表設置試驗A 試驗D
權(quán)利要求
1.一種吸收倒塌建筑物產(chǎn)生的地面振動的隔振溝，其特征在于，所述隔振溝設于被保 護建筑物與倒塌建筑物之間，所述隔振溝的橫斷面為等腰梯形，所述隔振溝包括有第一溝體及第二溝體，所述第二溝體靠近所述被保護建筑物設置，且所述第二溝體的橫斷面為等腰梯形，所述第一溝體及所述第二溝體內(nèi)分別填充有第一填充物及第二填充物，且所述倒塌建筑物處傳播介質(zhì)的波阻抗、所述第一填充物的波阻抗及所述第二填充物的波阻抗依次減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的核電站隔振溝，其特征在于，所述隔振溝與所述被保護建筑物平行設置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的核電站隔振溝，其特征在于，所述倒塌建筑物的半徑或?qū)挾鹊囊话霝镽，所述隔振溝中心距離所述倒塌建筑物中心的距離為X，所述被保護建筑物的長度L1，所述隔振溝的長度為L2，所述被保護建筑物距離所述倒塌建筑物中心的距離為L，則L2= (X+R) Q/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的核電站隔振溝，其特征在于，所述隔振溝的深度H1為所述倒塌建筑物倒塌時的振動強度深度的一半。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的核電站隔振溝，其特征在于，所述第一溝體的寬度B1與所述第二溝體的上底寬度B3相等，所述倒塌建筑物倒塌時振動的半波長入。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的核電站隔振溝，其特征在于，所述第一溝體的斜面的坡面比Y為I: I. (Tl: 2. O，則所述第二溝體的下底寬度
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的核電站隔振溝，其特征在于，所述隔振溝的頂面距離地面的距離為500mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸收倒塌建筑物倒塌產(chǎn)生的地面振動的核電站隔振溝，其特征在于，所述第一填充物為細砂，所述第二填充物為軟土。
全文摘要
本發(fā)明一種吸收倒塌建筑物產(chǎn)生的地面振動的隔振溝，隔振溝設于被保護建筑物與倒塌建筑物之間，所述隔振溝的橫斷面為等腰梯形，所述隔振溝包括有第一溝體及第二溝體，所述第二溝體的橫斷面為等腰梯形，所述第一溝體及所述第二溝體內(nèi)分別填充有第一填充物及第二填充物，所述倒塌建筑物處傳播介質(zhì)的波阻抗、所述第一填充物的波阻抗及所述第二填充物的波阻抗依次減小。通過在被保護建筑物與倒塌建筑物之間設置隔振溝，利用波的反射和折射原理，將隔振溝的形狀設置為梯形，并將隔振溝設置為兩部分，分別填充有不同的傳播介質(zhì)，改變倒塌建筑物倒塌所產(chǎn)生的地震波的大部分能量的傳播方向，只有極少部分能量向被保護建筑物傳播，起到截波防震的效果。
文檔編號E02D31/08GK102926407SQ201210326818
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者劉立威, 湯東升, 馬兆榮, 彭雪平, 陸曉琴, 王曉村, 孫小兵, 劉晉超 申請人:中國能源建設集團廣東省電力設計研究院