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题名桩式地震表面波屏障减震试验与数值分析
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作者
郁雯
潘乐鹏
张文祥
魏宝川
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机构
河北建筑工程学院
河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室
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出处
《震灾防御技术》
CSCD
北大核心
2023年第1期164-170,共7页
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基金
河北省高等学校科学技术研究项目资助(ZC2023028)
河北省高等学校科学技术研究青年基金项目(QN2021218)
+1 种基金
河北建筑工程学院创新基金(XY202210)
张家口市2022年市级科技计划自筹经费项目(2221007A)。
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文摘
在双层均质土地基条件下,以桩长和桩间距为参数,采用模型试验法和数值分析法研究屏障桩对地震表面波的减震效果。研究结果表明,设置屏障桩可有效减弱地震表面波在土体中的传播,使桩后方减震区域加速度响应明显减弱;屏障桩长度和间距均对地震表面波在土体中的传播影响显著;在桩长试验中,减震率变化同时受桩长和地基土层影响,实际工程中应根据地基中土层分布情况进行桩长设计;在桩间距试验中,减震区域减震率达46%~56%,桩间距宜取约1.5倍桩径。
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关键词
地震表面波
屏障桩
模型试验
数值分析
减震率
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Keywords
Seismic surface wave
Pile
Model test
Numerical analysis
Damping rate
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分类号
U213.1
[交通运输工程—道路与铁道工程]
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题名基于土壤分层低频宽带隙地震超材料减震研究
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作者
石南南
亢志宽
罗方慧
李振宝
王利辉
赵卓
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机构
北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室
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出处
《应用力学学报》
北大核心
2025年第2期446-453,共8页
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基金
国家自然科学基金青年项目(No.51708008)。
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文摘
为研究土壤分层对地震超材料减震性能的影响,通过数值模拟,计算了4种在不同土壤分层工况下地震超材料的能带结构和透射谱。分析了在4层土壤分层时,钢管与混凝土的高度和厚度等几何参数对地震超材料全带隙宽度的影响。将地震超材料与隔震沟耦合,分析了结构沿ΓX方向衰减地震表面波的能力。结果显示,随着土层底部约束的增强,各条能带逐渐向上方移动。因此在实际工程中,可以通过增强地震超材料底部约束,获得预期全带隙宽度。几何参数分析表明,单胞高度和钢管厚度对地震超材料全带隙宽度有显著影响。通过设计钢管尺寸,可以得到宽度高达7.132 Hz的全带隙,这对共振基频在10 Hz内的高层和超高层建筑的抗震保护具有重要意义。隔震沟与地震超材料耦合后可以衰减沿ΓX方向0.1~20 Hz内的地震表面波,这有利于实现对地震表面波的全方位控制。
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关键词
地震超材料
土壤分层
低频
带隙
地震表面波
透射谱
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Keywords
seismic metamaterial
soil layering
low frequency
band gap
seismic surface wave
transmission spectrum
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分类号
TB34
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名十字分形地震超材料隔震性能
被引量：1
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作者
石南南
亢志宽
罗方慧
刘晗
王利辉
赵卓
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机构
北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室
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出处
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期33-43,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51708008)。
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文摘
为了解决基于表面波理论的地震超材料带隙窄的问题,设计了一种基于十字分形柱的低频宽带隙地震超材料,并通过数值模拟计算其频散曲线,发现三阶十字分形地震超材料的相对带宽高达60%.对不同阶数十字分形地震超材料的频散曲线进行比较研究,以阐明分形地震超材料带隙扩展的机理.通过材料参数分析,研究不同材料参数对带隙宽度及位置的影响.为验证所设计的地震超材料对实际地震波的屏蔽效果,进行频域和时域分析.通过对El Centro地震波和Taft地震波的瞬态动力学分析发现,三阶十字分形地震超材料可以将2种地震表面波位于带隙频率范围内的加速度幅值降低50%以上,具有良好的隔震性能.
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关键词
地震超材料
十字分形结构
地震表面波
带隙
隔震
透射谱
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Keywords
seismic metamaterial
cross fractal structure
seismic surface wave
band gap
seismic isolation
transmission spectrum
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分类号
TU352
[建筑科学—结构工程]
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题名二维框格式表面波屏障设计与减震性能研究
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作者
姜慧
赵春风
陈英杰
陈昌强
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机构
新疆农业大学水利与土木工程学院
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出处
《地震工程学报》
2025年第6期1388-1398,1415,共12页
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基金
新疆自然科学重点基金(2022D01D33)
国家自然科学基金面上项目(52278302)。
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文摘
针对表面波中破坏性较强的Rayleigh波,设计一种二维框格式表面波屏障。该表面波屏障由空心长方体结构单元组成,其内部通过4个内置长方体分隔形成5个独立填充腔室。首先,采用有限元方法计算得到框格式表面波屏障的频散特性和传输特性,并通过对带隙处单胞振动模态的分析揭示其形成机理;通过参数化分析,系统研究屏障几何尺寸、材料特性及土体参数对带隙宽度的影响。针对分层土体工况,开展周期式屏障的频域响应计算,并通过振动模态图解析其波能衰减的形成机理。最后,计算正、逆梯度表面波屏障的频域响应分析以及在人工波和El-Centro地震波作用下周期式屏障的动力响应,验证该表面波屏障对地震波的衰减规律。结果表明,框格式表面波屏障存在较宽带隙,该带隙是由布拉格散射将表面波转换成体波向土体下方传播时形成;土体参数对带隙上限具有显著影响,其中屏障高度和长方体柱宽度是调控衰减区域的关键参数。通过优化这些波屏障参数,可实现对不同波段Rayleigh波的有效衰减。在分层土体情况下,表面波主要集中在前三层土体中,周期式屏障依然具有一定的衰减效果;正、逆梯度排列的周期性屏障的衰减效果优于周期式排列;周期式屏障在带隙范围内对地震波的加速度整体衰减值达到70.5%。研究结果可为新型减震结构的设计提供参考。
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关键词
带隙
地震表面波
隔震
传输谱
时域响应分析
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Keywords
bandgap
seismic surface wave
seismic isolation
transmission spectrum
time-domain response analysis
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分类号
TU435
[建筑科学]
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