吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟.pdf

《吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟.pdf（8页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102926407 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102926407 A *CN102926407A* (21)申请号 201210326818.3 (22)申请日 2012.09.06 E02D 31/08(2006.01) (71)申请人 中国能源建设集团广东省电力设计 研究院 地址 510663 广东省广州市萝岗区广州科学 城天丰路 1 号 (72)发明人 刘立威 汤东升 马兆荣 彭雪平 陆晓琴 王晓村 刘立威 孙小兵 刘晋超 (74)专利代理机构 广州华进联合专利商标代理 有限公司 44224 代理人 曾旻辉 (54) 发明名称 吸收倒塌。

2、建筑物倒塌产生的地面振动的核电 站隔振沟 (57) 摘要 本发明一种吸收倒塌建筑物产生的地面振动 的隔振沟， 隔振沟设于被保护建筑物与倒塌建筑 物之间， 所述隔振沟的横断面为等腰梯形， 所述隔 振沟包括有第一沟体及第二沟体， 所述第二沟体 的横断面为等腰梯形， 所述第一沟体及所述第二 沟体内分别填充有第一填充物及第二填充物， 所 述倒塌建筑物处传播介质的波阻抗、 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减 小。通过在被保护建筑物与倒塌建筑物之间设置 隔振沟， 利用波的反射和折射原理， 将隔振沟的形 状设置为梯形， 并将隔振沟设置为两部分， 分别填 充有不同的传播介质， 改变倒塌建筑。

3、物倒塌所产 生的地震波的大部分能量的传播方向， 只有极少 部分能量向被保护建筑物传播， 起到截波防震的 效果。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种吸收倒塌建筑物产生的地面振动的隔振沟， 其特征在于， 所述隔振沟设于被保 护建筑物与倒塌建筑物之间， 所述隔振沟的横断面为等腰梯形， 所述隔振沟包括有第一沟 体及第二沟体， 所述第二沟体靠近所述被保护建筑物设置， 且所述第二沟体的横断面为等 腰梯形， 所述第一沟体及所述第二沟体。

4、内分别填充有第一填充物及第二填充物， 且所述倒 塌建筑物处传播介质的波阻抗、 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 减小。 2. 根据权利要求 1 所述的吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟， 其特 征在于， 所述隔振沟与所述被保护建筑物平行设置。 3. 根据权利要求 2 所述的吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟， 其特 征在于， 所述倒塌建筑物的半径或宽度的一半为 R， 所述隔振沟中心距离所述倒塌建筑物中 心的距离为 X， 所述被保护建筑物的长度 L1， 所述隔振沟的长度为 L2， 所述被保护建筑物距 离所述倒塌建筑物中心的距离为 L， 则 L2=（X+R。

5、） L1/L。 4. 根据权利要求 3 所述的吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟， 其特 征在于， 所述隔振沟的深度 H1为所述倒塌建筑物倒塌时的振动强度深度的一半。 5. 根据权利要求 4 所述的吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟， 其特 征在于， 所述第一沟体的宽度 B1与所述第二沟体的上底宽度 B3相等， 所述倒塌建筑物倒塌 时振动的半波长 。 6. 根据权利要求 5 所述的吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟， 其 特征在于， 所述第一沟体的斜面的坡面比 Y 为 1:1.01:2.0， 则所述第二沟体的下底宽度 B2=B1+2*Y*H1。 7. 根据权。

6、利要求 1 所述的吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟， 其特 征在于， 所述隔振沟的顶面距离地面的距离为 500mm。 8. 根据权利要求 1 所述的吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟， 其特 征在于， 所述第一填充物为细砂， 所述第二填充物为软土。 权 利 要 求 书 CN 102926407 A 2 1/4 页 3 吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟 技术领域 0001 本发明涉及建筑物隔振技术领域， 尤其是指一种吸收倒塌建筑物产生的地面振动 的隔振沟。 背景技术 0002 超大型冷却塔是采用二次循环冷却系统的核电站中关键的建构筑物。 目前世界上 并无核。

7、电站冷却塔的建造经验。 根据现有的行业认知， 1000MW级别核电站的冷却塔， 塔高一 般需要达到 200m 以上， 零米直径 180m 以上。计算发现， 当超大型冷却塔上部结构在外部偶 然荷载作用下， 会产生整体下落、 局部完整下落、 局部碎片塌落等状态。 其中， 整体下落造成 的地面振动加速度最大， 以距离塌落点 200m 处为例， 竖向峰值振动加速度可达 2.4m/s2， 可 视为度的当量地震。根据核电厂的整体规划与布置， 此级别的地面振动必然会对核岛区 域产生影响， 会造成核岛建筑物结构应力畸变、 设备仪器仪表读数突变等。 0003 为了减小冷却塔塌落产生的地面振动对核岛的影响， 必须。

8、采取必要的措施降低此 种地面振动。根据现有工程经验， 主要有两种减振思路。 0004 第一种可视为主动减振措施。主动减振是对超大型冷却塔本身进行分析， 研究各 种极端偶然荷载作用下， 超大型冷却塔的破坏点及倒塌模式。针对各种荷载对应的超大型 冷却塔破坏点与薄弱点， 进行必要的结构加强措施， 如增强配筋、 增加结构延性等。此种方 式可有效防止冷却塔在多数偶然荷载作用下发生坍塌。但是主动减振仍然存在局限性， 由 于冷却塔的结构体型、 地基条件、 以及结构设计认识的限制， 无法对所有外部偶然荷载作用 下冷却塔结构的薄弱点都进行结构加强。 此外， 受限于目前施工作业水平， 超大型冷却塔塔 体仍存在施工。

9、缺陷的可能性。因此在外部极端偶然荷载作用下， 超大型冷却塔仍具有倒塌 的可能。此情况在相似的工程中曾多次出现。英国渡桥电厂的八座 114 米高的冷却塔中的 3座在一阵远低于50年一遇的强风 （基本风速约18.8 m/s， 瞬时风速35.8 m/s） 作用下先后 倒塌， 而其余的冷却塔均出现了不同程度的裂缝， 调查的结论是强度破坏。1973 年， Ardeer 电厂的单座 137 米高冷却塔在中等风速倒塌。其倒塌原因是因为施工缺陷造成了环向应力 超标， 在事故以前， 塔身上就已出现了大量子午向裂缝。1979 年， Bouchain 的一座使用超过 10 年的冷却塔在微风中倒塌， 原因可能是施工时。

10、就已经存在严重的几何误差并累计恶化。 0005 以上分析及实例说明， 主动减振可极大的减小冷却塔的倒塌可能性， 但是并不能 完全保证超大型冷却塔不发生意外倒塌。 0006 第二种措施为被动减振措施。 被动减振措施主要思想是在地面设置地面减振带吸 收振动能量， 现有技术并无针对冷却塔的被动减振措施。 发明内容 0007 本发明的目的是提供一种吸收倒塌建筑物产生的地面振动的隔振沟， 其能够有效 吸收倒塌建筑物倒塌时产生的地面振动， 降低倒塌建筑物倒塌时会被保护建筑物的影响， 提高被保护建筑物的安全性。 说 明 书 CN 102926407 A 3 2/4 页 4 0008 本发明的目的是这样实现的。

11、 ： 一种吸收倒塌建筑物产生的地面振动的隔振沟， 所述隔振沟设于被保护建筑物与倒塌 建筑物之间， 所述隔振沟的横断面为等腰梯形， 所述隔振沟包括有第一沟体及第二沟体， 所 述第二沟体靠近所述被保护建筑物设置， 且所述第二沟体的横断面为等腰梯形， 所述第一 沟体及所述第二沟体内分别填充有第一填充物及第二填充物， 且所述倒塌建筑物处传播介 质的波阻抗、 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减小。 0009 由波的特点可知， 如果地震波在传播过程中遇到像岩石中的层理面、 节理面、 断层 面和自由面， 或者在传播过程中介质性质发生了变化时， 那么地震波的一部分能量会从交 界面反射回来， 。

12、另一部分则折射过交界面进入第二种介质。并且地震波由波阻抗大的介质 进入波阻抗小的介质时， 折射波的能量会大大衰减。也就是振动波以压缩入射波的形式从 振动源中心向外传播， 其介质的波阻抗为1c1， 由于沟槽中空气介质的波阻抗2c2远远小 于 1c1， 所以， 通过自由面 A 进入隔振沟的地震波会衰减， 能量大大减小。当隔振沟的深度 足够深时， 只有小部分能量通过隔振沟底部介质绕射到隔振沟另一侧波阻抗为 3c3的介 质中。这样隔振沟就可截断地震波大部分能量向被保护建筑物传播， 即起到截波防震的效 果。 0010 通过设置所述隔振沟将所述倒塌建筑物倒塌时产生的地震波， 当地震波从振源 （倒塌建筑物）。

13、 发出之后， 在分别进入所述第一沟体及所述第二沟体时， 经过两次双向反射、 折射， 将地震波最终转化为铅直方向与水平方向， 最终吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振 动的 95% 以上， 减少倒塌建筑物倒塌对被保护建筑物的影响。 0011 在其中一个实施例中， 所述隔振沟与所述被保护建筑物平行设置。 0012 在其中一个实施例中， 所述倒塌建筑物的半径或宽度的一半为 R， 所述隔振沟中心 距离所述倒塌建筑物中心的距离为 X， 所述被保护建筑物的长度 L1， 所述隔振沟的长度为 L2， 所述被保护建筑物距离所述倒塌建筑物中心的距离为 L， 则 L2=（X+R） L1/L。 0013 在其中一个实施例中。

14、， 所述隔振沟的深度 H1为所述倒塌建筑物倒塌时的振动强度 深度的一半。 0014 在其中一个实施例中， 所述第一沟体的宽度 B1与所述第二沟体的上底宽度 B3相 等， 所述倒塌建筑物倒塌时振动的半波长 。 0015 在其中一个实施例中， 所述第一沟体的斜面的坡面比 Y 为 1:1.01:2.0， 则所述第 二沟体的下底宽度 B2=B1+2*Y*H1。 0016 在其中一个实施例中， 所述隔振沟的顶面距离地面的距离为 500mm。 0017 在其中一个实施例中， 所述第一填充物为细砂， 所述第二填充物为软土。 0018 本发明吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟与现有技术相比， 具 。

15、有如下有益效果 ： 本发明通过在被保护建筑物与倒塌建筑物之间设置隔振沟， 利用波的反射和折射原 理， 将隔振沟的形状设置为梯形， 并将隔振沟设置为两部分， 分别填充有不同的传播介质， 改变倒塌建筑物倒塌所产生的地震波的大部分能量的传播方向， 只有极少部分能量向被保 护建筑物传播， 起到截波防震的效果。 附图说明 说 明 书 CN 102926407 A 4 3/4 页 5 0019 图 1 为本发明吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟与建筑物的 平面布置图 ； 图 2 为本发明吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的核电站隔振沟的横断面图 ； 图 3 为地震波经过本发明吸收倒塌建筑物倒塌产。

16、生的地面振动的核电站隔振沟的传 播方向示意图。 具体实施方式 0020 本发明吸收倒塌建筑物倒塌产生的地面振动的隔振沟， 所述隔振沟设于所述被保 护建筑物与所述倒塌建筑物之间。如图 1 所示， 本实施例以所述隔振沟 13 设置于核电厂为 例， 所述被保护建筑物为核岛区 11、 所述倒塌建筑物 12 为冷却塔， 所述隔振沟 13 设于所述 核岛区 11 与所述冷却塔 12 之间。 0021 如图 2 所示， 所述隔振沟 13 的横断面为等腰梯形， 且所述隔振沟 13 与所述核岛区 11 平行设置。本实施例优选所述隔振沟 13 距离地面的预留有 500mm 距离， 在所述隔振沟 13 的上面做路面。

17、硬化处理， 以方便厂区的通行。 0022 所述冷却塔 12 包括有水池， 所述水池的半径为 R， 所述隔振沟 13 中心距离所述核 岛区 11 中心的距离为 X， 所述核岛区 11 的长度 L1（即所述核岛区 11 与所述减震沟 13 平行 方向的长度） ， 所述隔振沟 13 的长度为 L2， 所述核岛区 11 距离所述冷却塔 12 中心的距离为 L， 则 L2=（X+R） L1/L。其中， 所述核岛区 11 的长度 L1、 所述核岛区 11 距离所述冷却塔 12 中 心的距离 L 及所述冷却塔 12 水池的半径 R 可通过测量得知， X 可根据实地需要设置不同的 值， 本实施例优选 X 取值。

18、为 100 米， 那么， 通过式 L2=（100+R） L1/L 可得出所述隔振沟 13 的 长度值。 0023 由波的特点可知， 如果地震波在传播过程中遇到像岩石中的层理面、 节理面、 断层 面和自由面， 或者在传播过程中介质性质发生了变化时， 那么地震波的一部分能量会从交 界面反射回来， 另一部分则折射过交界面进入第二种介质。并且地震波由波阻抗大的介质 进入波阻抗小的介质时， 折射波的能量会大大衰减。如图 3 所示， 也就是振动波以压缩入射 波的形式从振动源中心向外传播， 其介质的波阻抗为 1c1， 由于沟槽中空气介质的波阻抗 2c2远远小于 1c1， 所以， 通过自由面 A 进入隔振沟 。

19、13 的地震波会衰减， 能量大大减小。 当隔振沟 13 的深度足够深时， 只有小部分能量通过隔振沟 13 部介质绕射到隔振沟另一侧 波阻抗为 3c3的介质中。这样隔振沟 13 断地震波大部分能量向被保护建筑物传播， 即起 到截波防震的效果。 0024 所述隔振沟 13 包括有两部分， 从所述冷却塔 12 自所述核岛区 11 依次设有第一沟 体 14 及第二沟体 15， 所述第一沟体 14 的形状为平行四边形， 所述第二沟体 15 的形状为与 所述隔振沟 13 相似的等腰梯形。所述第一沟体 14 及所述第二沟体 15 内分别填充有第一 填充物及第二填充物， 且所述冷却塔 12 处 （振源处） 的。

20、传播介质的波阻抗 1c1、 所述第一填 充物的波阻抗 2c2及所述第二填充物的波阻抗 3c3依次减小。在本实施例中， 优选所述 第一填充物为细砂， 所述第二填充物为软土。 0025 为了更好的发挥所述隔振沟 13 的隔振效果， 确定所述第一填充物的波阻抗 2c2 及所述第二填充物的波阻抗 3c3等的数值依据。采取有限单元计算方法， 在有限元计算 中， 地基土传输振动的本构方程应通过物理模型试验确定。通过这些关键点的测量值反演 说 明 书 CN 102926407 A 5 4/4 页 6 出地基土的本构方程及基土的密度 、 动剪切模量 G、 等效剪切波速 Vse 等相关参数。本发 明采用通过物理。

21、模型试验采用重锤落地并记录不同距离点的加速度响应。 0026 试验按照以下步骤进行 ： （1） 选定试验 A 试验 D 的试验点位置。 0027 本实施例按下表设置试验 A 试验 D (2) 使用全站仪放样并标明与各试验点对应的加速度测点的位置。 0028 （3） 在施工进行到选定进行试验的第一个试验点之前， 在相应于该试验点的各测 点处布置好振动传感器及数据采集系统。 0029 （4） 对数据采集系统进行简单的调试 （在离各测点较近的地面上做跺脚、 跳跃等动 作以测试加速度传感器的信号接收情况） 。 0030 （5） 待现场施工进行到试验点 A 时， 开启数据采集系统， 采集并记录由加速度传。

22、感 器测得的测点处横向及竖向地面振动时程。 0031 （6） 完成该试验点 A 的数据采集后， 将试验设备转移到与试验点 B 对应的各测点 处， 并重复步骤 （4） 和步骤 （5） ， 以此类推， 直到完成所有试验点的试验。 0032 通过上述试验得出各个测点不同时刻的地震震动情况， 得出试验点的等效剪切波 速 Vse， 再根据测得统计相邻波峰的时间间隔 t， tVse 得出振动的等效波长 。 0033 所述隔振沟 13 的深度 H1为所述倒塌建筑物倒塌时的振动强度深度的一半， 可根 据需要抵抗的振动强度的数值确定所述隔振沟13的深度H1。 所述第一沟体14的宽度B1与 所述第二沟体 15 的。

23、上底宽度 B3相等， 所述倒塌建筑物倒塌时振动的半波长 ， 因此， 可根 据试验确定所述第一沟体 14 及所述第二沟体 15 的宽度。所述第一沟体 14 的斜面 141 的 坡面比 Y 为 1:1.01:2.0， 同理， 所述第二沟体 15 的斜面 151 的坡面比 Y 为 1:1.01:2.0， 在本优选实施例中， 所述第一沟体 14 的斜面的波面比为 1 ： 1.5， 同理， 所述第二沟体 15 的 等腰梯形的坡面比 1 ： 1.5 ； 因此所述第二沟体 15 的下底宽度 B2=B1+2*1.5*H1。 0034 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式， 其描述较为具体和详细， 但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员 来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保 护范围。因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 说 明 书 CN 102926407 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102926407 A 7 2/2 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 102926407 A 8 。