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基础自振频率

基础自振频率

基础自振频率

基础自振频率是由恢复力和惯性力所决定的地基基础系统的固有动态属性。可计算确定,其大小与基础质量和支承基础的岩土变形特性有关。鑒于基础大多具有一定的埋置深度等複杂条件,计算结果往往与实际情况不相一致。已建成的基础也可实测,常用方法有衰减法和共振法,后者适用于小阻尼情况。根据振动状态,基础可有多个自由度,对应于每一自由度,必有一自振频率。所设计基础的自振频率务必与基础自振频率错开,以防产生共振。

基本介绍

  • 中文名:基础自振频率
  • 外文名:natural frequency of foundation
  • 学科:建筑工程
  • 决定因素:恢复力和惯性力
  • 大小:与基础质量和支承基础的岩土变形
  • 方法:衰减法和共振法

简介

自振频率是指当外力不复存在时,结构体系每秒振动的次数。基础自振频率简单来说是指地基基础系统在不受外力作用时,系统每秒振动的次数。进行基础自振频率设计一定要与地震频率和机械动力的自振频率错开,防止发生共振,以减少建筑物的破坏。基础的振动计算有两种模式:用弹簧和阻尼器模拟地基,即质阻弹模式;地基视为均匀等向的弹性半空间,即半空间模式。

弹性半空间

弹性半空间是从两个紧密相接的平面边界起向 无穷远延伸的弹性介质区域。一般可分为二维弹性半空间、三维弹性 半空间和多层弹性半空间等。研究 地震波在地球内部传播时,地球被看作以自由表面为边界的均匀弹性 半空间。实际的地球由成层介质组 成,各层性质上有差异,故也可把地 壳看作一介质层,而把地幔看作弹性半空间。地壳内岩石又可分为若 乾层,如此便形成多层弹性半空间 地球模型。在研究平面波的反射和 折射、断层位错的位移场和应力场 时,需将複杂的地球介质近似简化 为多层弹性半空间,再根据震源或 力源的性质引入数学坐标,从而使 理论分析大大简化。

有关术语

恢复力
恢复力是指当振动系统离开其稳定平衡位置时,使系统回到平衡位置的力。在振动系统中,这种力通常是由系统内的弹性元件或物体的重力提供,它是系统能作振动的两大要素之一,是系统广义坐标的函式。线上性振动中,它是坐标的线性函式。
惯性力
惯性力是指当物体有加速度时(可以是加速阶段,也可以是减速阶段)时,物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向,而此时若以该物体为参考系,并在该参考繫上建立坐标系,看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上令该物体在坐标系内发生位移,因此称之为惯性力。因为惯性力实际上并不存在,实际存在的只有原本将该物体加速的力,因此惯性力又称为假想力。它概念的提出是因为在非惯性系中,牛顿运动定律并不适用。但是为了思维上的方便,可以假想在这个非惯性系中,除了相互作用所引起的力之外还受到一种由于非惯性系而引起的力——惯性力。

共振法

共振是指某一固有频率的系统,在受到近似与该频率相同的信号激励下产生的振幅增强的振动。对工程地震而言,从共振效应的角度出发,只有在场地的自振周期和地震动周期相同或相近时,地震作用才会出现最大峰值,即发生共振作用。
强迫共振法是将一个周期变化的力或力矩施加到片状或桿状试样上,监测试样所产生的振幅,试样振幅是驱动力频率的函式,当驱动力频率与试样的共振频率相等时,试样的振幅达最大值。一旦测得试样的共振频,即可以从已知经典公式算出试样模量以及试样阻尼。强迫共振法仪器有很多种,如振簧仪、Du Pont980型动态力学分析仪、B& K複数模量仪等。
共振法是20世纪90年代前后发展起来的一种。新的液化地基加固方法,该方法利用振桿-土体系统共振时的振动效应,使土层与振桿同步振动,地面振动显着放大,振动能量实现从振锤到振桿和周围土中的最佳传递,振动密实效率增加,从而达到加固可液化地基的目。调整振动器的振动频率,来达到土振动桿振动器系统的共振频率,这样振动能最有效地传递给周围土体使土体获得最佳的振动能量。

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