标准规范下载简介

在线阅读

中华人民共和国国家标准

液压振动台基础技术规范

Technical code for hydraulic vibrator foundation
GB 50699-2011

主编部门：中国兵器工业集团公司
批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期：2 0 1 2 年 5 月 1 日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第1033号

关于发布国家标准《液压振动台基础技术规范》的公告

    现批准《液压振动台基础技术规范》为国家标准，编号为GB 50699-2011，自2012年5月1日起实施。其中，第8．0．1条为强制性条文，必须严格执行。
    本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部
二〇一一年五月十二日

前言

    本规范是根据原建设部《关于印发<2006年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)>的通知》(建标[2006]136号)的要求，由五洲工程设计研究院会同有关单位编制完成。
    本规范在编制过程中，编制组进行了广泛深入的调查研究，总结并参考了国内外先进技术经验，在全国范围内，多次征求了有关单位及业内专家意见，对一些重要问题进行了专题研究和反复讨论，最后经审查定稿。
    本规范的特点在于液压振动台频率宽，激振力大，需用地基阻尼控制共振，根据实测、分析和比较，采用双峰法并发展为多峰法，提高了振动台基础的地基阻尼比，可使设计经济，但比弹性半空间等效集总体系莱斯默比拟法的地基阻尼比为低，不失安全；又在于当阻尼比较大，位移或加速度幅频响应曲线峰点不明显或消失时，采用速度幅频响应曲线相对宽度计算阻尼比。
    本规范共分8章和2个附录，主要技术内容包括：总则、术语和符号、基本规定、地基动力特征参数测定、基础动力计算、基础构造、基础施工和检验等。
    本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。
    本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，中国兵器工业集团公司负责日常管理，五洲工程设计研究院负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送五洲工程设计研究院科技质量部(地址：北京市宣武区西便门内大街85号，邮政编码：100053)，以便今后修订时参考。
    本规范主编单位、参加单位、主要起草人和主要审查人：
    主编单位：五洲工程设计研究院(中国五洲工程设计有限公司)
    参加单位：北京东方振动和噪声技术研究所
              中国地震局工程力学研究所
              中国航空工业规划设计研究院
    主要起草人：吴邦达 马冬霞 吴丽波
    主要审查人：应怀樵 杨先健 黄浩华 俞渭雄 单志康 茅玉泉 吴成元 李友鹏 邹 宏

1 总 则

1．0．1 为了在液压振动台基础的建造中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量，编制本规范。

1．0．2 本规范适用于车辆道路模拟、建(构)筑物地震模拟等试验中使用的液压振动台地基基础的勘察、设计、测试、施工和验收。

1．0．3 液压振动台基础的技术要求除应执行本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

.

2 术语和符号

2．1 术 语

2．1．1 基组 foundation set
    液压振动台基础和基础上的机器、附属设备、填土的总称。

2．1．2 地基刚度 stiffness of subsoil
    地基抵抗变形的能力，其值为施加于地基上的力(力矩)与它引起的线位移(角位移)之比。

2．1．3 水平回转耦合振动 vibration coupled with translating and rocking
    基础沿一水平轴平移并绕另一水平轴同时产生回转振动的耦合振动。

2．2 符 号

2．2．1 作用和响应：
    1 用于动力计算：
    P_z——激振器的竖向扰力；
    P_x——激振器的水平扰力；
    p_k——标准静荷载下基础底面平均静压力；
    M_φ——激振器的回转扰力矩的总称；
    M_ψ——激振器的扭转扰力矩；
    A_z——基组重心处的竖向线位移；
    A_x——基组重心处的水平向线位移；
    A_φ——基础的回转振动角位移的总称；
    A_ψ——基础的扭转振动角位移的总称；
    A[sub]zφ[/sub]——基础顶面控制点在水平扰力P_x、扰力矩M_φ及竖向扰力P_z偏心作用下的竖向线位移；
    A_xφ——基础顶面控制点在水平扰力P_x、扰力矩M_φ及竖向扰力P_z偏心作用下的水平向线位移；
    ω——激振器扰力的圆频率；
    ω_nz——基组竖向固有圆频率；
    ω_nx——基组水平向固有圆频率；
    ω_nφ——基组回转固有圆频率；
    ω_nψ——基组扭转固有圆频率；
    ω_n1——基组水平回转耦合振动第一振型固有圆频率的总称；
    ω_n2——基组水平回转耦合振动第二振型固有圆频率的总称。
    2 用于测试分析：
    A_m——基础竖向振动位移幅频响应曲线峰点线位移的总称；
    A_m1——基础水平回转耦合振动位移幅频响应曲线第一振型峰点水平线位移；
    A_zφ1、A_zφ2——第一、二台传感器测出的基础水平回转耦合振动位移幅频响应曲线第一振型峰点竖向线位移；
    A_mψ——基础扭转振动位移幅频响应曲线峰点水平线位移的总称；
    f_nd——基础竖向有阻尼固有频率；
    f_m——基础竖向振动幅频响应曲线峰点频率的总称；
    f_m1——基础水平回转耦合振动幅频响应曲线第一振型峰点频率的总称；
    f_nz——基础竖向无阻尼固有频率；
    f_n1——基础水平回转耦合振动第一振型无阻尼固有频率；
    f_nx——基础水平向无阻尼固有频率；
    f_nφ——基础回转无阻尼固有频率；
    f_mψ——基础扭转振动幅频响应曲线峰点频率的总称；
    f_nψ——基础扭转振动无阻尼固有频率。

2．2．2 计算指标：
    C_z——天然地基抗压刚度系数；
    C_φ——天然地基抗弯刚度系数；
    C_x——天然地基抗剪刚度系数；
    C_ψ——天然地基抗扭刚度系数；
    K_z——天然地基抗压刚度；
    K_φ——天然地基抗弯刚度；
    K_x——天然地基抗剪刚度；
    K_ψ——天然地基抗扭刚度；
    K_pz——单桩抗压刚度；
    K[sub]Pφ[/sub]——桩基抗弯刚度；
    m——基组的质量，为m_f、m_m及m_s之和；
    m_f——基础的质量；
    m_m——基础上机器设备的质量；
    m_s——基础上回填土的质量(用于埋置的阶梯形基础)；
    m_z——基础竖向振动的参振总质量，包括基组质量和地基参振质量；
    m_xφ——基础水平回转耦合振动的参振总质量，包括基组质量和地基参振质量；
    m_ψ——基础扭转振动的参振总质量，包括基组质量和地基参振质量；
    ——基组质量比；
    ζ_z——天然地基的竖向阻尼比；
    ζ[sub]xφ1[/sub]——天然地基的水平回转向耦合振动第一振型阻尼比；
    ζ[sub]xφ2[/sub]——天然地基的水平回转向耦合振动第二振型阻尼比；
    ζ_ψ——天然地基扭转向阻尼比。

2．2．3 几何参数：
    A——基础底面积；
    I——基础底面对通过其形心轴的惯性矩；
    J——基组对通过其重心轴的转动惯量；
    I_z——基础底面通过其形心轴的极惯性矩；
    J_z——基组通过其重心轴的极转动惯量；
    h——基础高度；
    h₁——基组质心至基础顶面的距离；
    h₂——基组质心至基础底面的距离。

.

3 基本规定

3．1 一般规定

3．1．1 液压振动台基础设计时应取得下列资料：
    1 激振器的个数、每个质量及运动部分质量；
    2 激振器的扰力及扰力矩大小、方向及作用位置；
    3 激振器激振频率范围；
    4 激振器最大行程、速度及加速度；
    5 附加设备质量及扰力与扰力矩大小、方向及作用位置；
    6 设备底座详图，包括附加设备位置、预埋螺栓位置、管沟位置及其孔洞尺寸。

3．1．2 液压振动台基础设计时应取得所在建筑物的下列资料：
    1 建筑物的施工图；
    2 在建筑物内位置及邻近部分的建筑物基础详图及管沟布置图；
    3 建筑物的地质勘察资料，振动台基础底面应布置钻孔，孔深应至硬土层或岩层或不小于20m，提供土层压缩波、剪切波波速、剪切模量及泊松比。
    4 地基动力特性参数的测试资料。

3．1．3 振动台基础应与建筑物基础及上部结构分开，净距分别不应小于100mm及50mm。当两者基础紧邻，基础底面应同深。

3．1．4 振动台基础顶部四周应与混凝土地面分开，缝宽应为50mm，深应为500mm，可用聚苯乙烯泡沫板填塞，可不做隔振缝。基础四周的回填土应分层夯实，压实系数λc不应小于0．94。

3．1．5 有振动的管道应与建筑物脱开，必要时可用柔性连接。有振动的管沟应与建筑物基础用缝分开。

3．1．6 振动台所在的建筑物在构造上应按抗震设防烈度不低于7度设计，且不低于当地设防烈度要求，应将屋面荷载增加5％～10％计算屋面板、屋架及托架，但不应传给柱子及基础。

3．1．7 振动台基础在天然地基上时，承载力特征值f_ak小于150kPa的应进行地基处理或用桩基。

3．1．8 基组的重心与基础底面形心宜在同一竖线上。

3．2 地基和基础的计算规定

3．2．1 液压振动台基础底面地基平均静压力应符合下式的要求：

    式中：p_k——标准静载荷下基础底面平均静压力(kPa)，标准荷载为基础自重及其上的回填土重及机器自重(kN)；
          f_a——修正后的地基承载力特征值(kPa)。

3．2．2 液压振动台基础顶面的振动容许值应符合下列规定：
    1 最大振动线位移不应大于0．10mm；
    2 最大振动速度不应大于10mm／s；
    3 最大振动加速度不应大于0．1g。
    注：g为重力加速度。

3．3 地基动力特征参数

Ⅰ 天然地基

3．3．1 液压振动台基础在天然地基上的基本动力参数可由现场试验确定，试验方法应按本规范第4章方法进行。当无条件进行试验并有经验时，可按本规范第3．3．2条～第3．3．8条规定确定，并对块体基础计算所得的竖向或水平向振动线位移，可不按现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040-96中第3．3．11条进行折减，但应按本规范第8章检验。

3．3．2 天然地基的抗压刚度系数C_z可按下列规定取用：
    1 当基础底面积大于或等于20㎡及埋深不小于2．0m时，可按图3．3．2采用，并乘以系数η，η的取值应符合下列规定：
        1)当f_ak大于300kPa，η取1．0；
        2)当f_ak不大于300kPa，黏性土η取1．1，粉土η取1．0，砂土η取0．9。
    2 当基础底面积小于20㎡，大于10㎡时，抗压刚度系数C_z可采用图3．3．2中的数值乘以底面积修正系数β_r。β_r可按下式进行计算：

图3．3．2 天然地基的抗压刚度系数C_z与地基承载力特征值f_ak关系统计曲线

3．3．3 天然地基的抗弯、抗剪、抗扭刚度系数可按现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040-96第3．3．5条计算。

3．3．4 天然地基的抗压、抗弯、抗剪、抗扭刚度可按现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040-96第3．3．6条计算。

3．3．5 天然地基抗压刚度系数的埋深提高系数可按现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040-96第3．3．7条计算。

3．3．6 天然地基抗压刚度系数值按本规范第3．3．2条及第3．3．5条提高后的总值不得大于现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040-96表3．3．2内的数值的2倍。

3．3．7 天然地基阻尼比可按下述方法进行计算：
    1 竖向阻尼比可按下列公式计算：

    式中：ξ_z——天然地基竖向阻尼比；
          ——基组质量比，不宜大于0．8，否则可调整基础尺寸；
          m——基组的质量(t)；
          ρ——地基土的密度(t／m³)；
          ν——地基土的泊松比，按本规范第3．1．2条得出。

    2 水平回转向、扭转向阻尼比可按现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040-96第3．3．9．2款计算。

3．3．8 埋置基础的天然地基阻尼比，埋深提高系数可按现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040-96第3．3．10条计算。提高后的阻尼比，ξ_z不应大于0．5，ξ_xφ1、ξ_ψ不应大于0．3。

Ⅱ 桩 基

3．3．9 桩基的基本动力参数可由现场试验确定，试验方法应按本规范第4章方法进行。当无条件进行试验并有经验时，可按本规范第3．3．10条、第3．3．11条规定确定，但应按本规范第8章检验。

3．3．10 桩基刚度可按现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040-96第3．3．13条～第3．3．18条规定确定。计算桩基的固有频率和振动线位移时所需参数可按该规范第3．3．19条、第3．3．20条规定确定。

3．3．11 摩擦桩桩基竖向阻尼比ξ_pz可取无桩时承台在天然地基上的阻尼比增加0．05，可按现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040-96第3．3．21．2款确定水平回转向、扭转向阻尼比，并可按该规范第3．3．22条确定桩承台埋深对阻尼比的提高作用，提高后的ξ_pz不应大于0．5，ξ_pxφ1、ξ_pψ不应大于0．3。

.

4 地基动力特征参数测试

4．1 一般规定

4．1．1 振动台基础设计前，宜在现场进行模块基础试验。

4．1．2 模块基础应在拟建基础附近具有类似结构的原状土层上，其尺寸可为2．0m×1．5m×1．0m，数量不宜少于2个，混凝土强度等级不应低于C25。当工程需要，尺寸可适当加大，长宽比不应大于1．5，高宽比不应大于0．6。此时，模块基础的基组质量比m宜与设计基础接近。

4．1．3 当模块基础用桩基时，可按现行国家标准《地基动力特性测试规范》GB／T 50269-97第4．3．2条进行，桩距、桩截面及混凝土强度等级应与拟建基础的桩相同，桩长应达到拟建基础桩尖地层。

4．1．4 模块基础基坑坑壁至模块基础的四周距离应大于500mm，坑底土层应保持原状结构，坑底面应保持水平面。

4．1．5 模块基础的施工尺寸应准确，其顶面应抹平抹光，预埋激振器连接螺栓位置应准确，施工时可采用定位模具。螺栓位置、大小及长度应由测试单位按激振器要求提供。

4．2 测试内容及数据处理

4．2．1 模块基础用激振法测试应包括强迫振动和自由振动，并应沿竖向和纵横水平方向分别测试，且应分明置和埋置两种情况，埋置时四周回填土应分层夯实，压实系数λ_c不应小于0．94。

4．2．2 用激振法测试时，除另有说明外，应按现行国家标准《地基动力特性测试规范．》GB／T 50269-97第4章的规定进行。测试幅频响应时，激振扰力频率宜在3Hz～50Hz范围内变化，对于硬土层或岩层应提高。频率间隔在共振区内应小于1Hz，在共振区外应为1Hz～2Hz，逐个测试。基础共振时的线位移不宜大于0．1mm。

4．2．3 模块基础强迫振动的数据处理，可按现行国家标准《地基动力特性测试规范》GB／T 50269-97第4．5．1条的规定进行。

4．2．4 模块基础自由振动的测试方法及数据处理，可按现行国家标准《地基动力特性测试规范》GB／T 50269-97第4．4节、第4．5节的规定进行，可用波形起始段无滞后的位移传感器。

4．2．5 模块基础地基振动测试应提供下列地基动力参数：
    1 地基竖向及水平回转向第一振型以及扭转向的阻尼比；
    2 地基抗压、抗剪、抗弯和抗扭刚度系数；
    3 地基竖向和水平回转向以及扭转向的参振质量。

4．2．6 模块基础桩基振动测试应提供下列动力参数：
    1 桩基竖向和水平回转向第一振型以及扭转向的阻尼比；
    2 单桩的抗压刚度；
    3 桩基抗剪和抗扭刚度系数；
    4 桩基竖向和水平回转向以及扭转向的参振质量。

4．2．7 测试结果应包括下列内容：
    1 测试的各种幅频响应曲线及幅频数据表；
    2 地基动力参数测试值的分析计算表；
    3 地基动力参数的设计值分析计算表；
    4 上述第4．2．5条、第4．2．6条的地基动力参数。

4．2．8 数据处理结果，应得到下列幅频响应曲线：
    1 基础竖向振动为基础竖向线位移的幅频响应曲线(A_z-f)；
    2 基础水平回转耦合振动为基础顶面测试点沿x轴的水平线位移的幅频响应曲线(A_xφ-f)，及基础顶面测试点由回转振动产生的竖向线位移的幅频响应曲线(A_zφ-f)；
    3 基础扭转振动为基础顶面测试点在扭转扰力矩作用下的水平线位移的幅频响应曲线(A_xψ-f)。

4．2．9 测试时宜分别用定扰力、变扰力激振。当用定扰力激振时，应同时得出位移、速度及加速度随频率变化的幅频响应曲线。当只能用定扰力激振时，可用其加速度幅频响应曲线峰点频率f_ma代替本规范第4．2．10条～第4．2．12条有关公式中的变扰力位移幅频响应曲线峰点频率f_me。当只能用变扰力激振时，可将变扰力(P)的位移幅频曲线(A-f)化作单位定扰力位移幅频响应曲线(A／P-f)，并得出峰点频率。

4．2．10 地基竖向动力特征参数可按下列公式计算：
    1 当只能用变扰力激振时，地基竖向阻尼比可按式(4．2．10-1)计算，除此之外，均可按式(4．2．10-1)～式(4．2．10-3)计算，并取平均值。

    式中：ξ_z——地基竖向阻尼比；
          f_mc——竖向定扰力振动位移辐频响应曲线峰点频率(Hz)；
          f_me——竖向变扰力振动位移辐频响应曲线峰点频率(Hz)；
          f_mv——竖向定扰力振动速度幅频响应曲线峰点频率(Hz)。

    2 基础竖向无阻尼和有阻尼固有频率，可分别按下列公式计算：

    式中：f_nz——基础竖向无阻尼固有频率(Hz)；
          f_nd——基础竖向有阻尼固有频率(Hz)，可用冲击法测试做验证。
    注：1 f_nz应接近f_mv，允许偏差为10％，相差较大时，应研究f_mc与f_me的取点是否合理，或测试精度是否可靠。
        2 当有关曲线峰点不明显或消失(ξ_z＝0．6～1．0)时，可用附录B计算ξ_z。
        3 基础的参振总质量、地基抗压刚度和抗压刚度系数、单桩抗压刚度和桩基抗弯刚度，可分别依次按下列公式计算：

    式中：m_z——基础竖向振动参振的总质量(t)，包括基础，激振设备及地基参振质量，当大于基础质量m_f的2倍时，应取m_z等于2m_f；
          K_z——地基抗压刚度(kN／m)；
          P_c——定扰力值(kN)；
          A_mc——定扰力竖向振动辐频响应曲线峰点线位移(m)。
          C_z——地基抗压刚度系数(kN／；m³)；
          k_pz——单桩抗压刚度(kN／m)；
          K_pφ——桩基抗弯刚度(kN·m)；
          r_i——第i根桩中线至基础底面形心回转轴的距离(m)；
          n_p——桩数。

4．2．11 地基在轴x向水平回转向动力特征参数应按下列公式计算：
    1 当只能用变扰力激振时，地基水平回转耦合第一振型阻尼比可按式(4．2．11-1)计算，除此之外，均可按式(4．2．11-1)～式(4．2．10-3)计算，并取平均值。




    式中：ξ_xφ1——基础水平回转向第一振型阻尼比；
          f_m1c——水平定扰力振动水平回转位移A_xφ-f幅频响应曲线第一振型峰点频率(Hz)；
          f_m1e——水平变扰力振动水平回转位移A_xφ-f幅频响应曲线第一振型峰点频率(Hz)；
          f_m1v——水平定扰力振动水平回转速度V_xφ-f幅频响应曲线第一振型峰点频率(Hz)。

    2 基础无阻尼固有频率可按下式计算：

    式中：f_n1——基础水平回转耦合振动第一振型无阻尼固有频率(Hz)；
    注：f_n1应接近f_m1v，允许偏差为10％，相差较大时，应研究f_m1c与f_m1e的取点是否合理，或测试精度是否可靠。

    3 基础水平回转振动的参振总质量，应按下列公式计算：

    式中：m_xφ——基础水平回转耦合振动的参振总质量(t)，包括基础、激振设备和地基参振质量，当m_xφ大于基础质量的1．4倍时，应取1．4倍；
          P_x——作用于x方向的水平定扰力(kN)；
          ρ₁——基础第一振型转动中心至基础质心距离(m)
          i——基础回转半径(m)；
          Φ_m1——基础第一振型峰点的回转角位移(rad)；
          A_zφ1——第一台传感器测出的基础水平回转耦合振动第一振型竖向峰点线位移(m)；
          A_zφ2——第二台传感器测出的基础水平回传耦合振动第一振型竖向峰点线位移(m)；
          l₁——两台竖向传感器的间距(m)；
          A_x——基础质心处的水平线位移(m)；
          A_m1——基础水平回转耦合振动第一振型水平向峰点线位移(m)；
          h₁——基础质心至基础顶面距离(m)；
          l——平行于扰力方向的基础边长(m)；
          h——基础高度(m)；
          h₃——基础质心至激振器水平扰力距离(m)。

    4 地基抗剪刚度和抗剪刚度系数、抗弯刚度和抗剪刚度系数，应按下列公式计算：

    式中：K_x——地基抗剪刚度(kN／m)；
          f_nx——基础水平向无阻尼固有频率(Hz)；
          C_x——抗剪刚度系数(kN／m³)；
          K_φ——地基抗弯刚度(kN·m)；
          f_nφ——基础回转无阻尼固有频率(Hz)；
          h₂——基组质心至基础底面的距离(m)；
          C_φ——抗弯刚度系数(kN／m³)；
          J——基础对通过其重心轴的转动惯量(t·㎡)；
          I——基础底面对通过其形心轴的惯性矩(m⁴)。

4．2．12 地基扭转向动力特征参数应按下列公式计算：
    1 当只能用变扰力激振时，地基扭转向阻尼比可按式(4．2．12-1)计算，除此之外，均可按式(4．2．12-1)～式(4．2．12-3)计算，并取平均值：

    式中：ξ_ψ———地基扭转向阻尼比；
          f_mψc——定扰力扭转振动水平位移A_xψ-f辐频响应曲线峰点频率；
          f_mψe——变扰力扭转振动水平位移A_xψ-f辐频响应曲线峰点频率；
          f_mψv——定扰力扭转振动速度V_xψ-f辐频响应曲线峰点频率。

    2 基础扭转振动无阻尼固有频率可按下式计算：

    式中：f_nψ——基础扭转振动无阻尼固有频率(Hz)。
    注：f_nψ应接近于f_mψv，允许偏差为10％，相差较大时应研究f_mψv与f_mψe的取点是否合理，或测试精度是否可靠。

    3 基础扭转振动的参振总质量，应按下列公式计算：




    式中：m_ψ——基础扭转振动的参振总质量(t)，包括基础、激振设备和地基参振质量(t)；
          J_z——础通过其重心轴的极转动惯量(t·㎡)；
          M_ψ——激振设备的扭转力矩(kN·m)；
          l_ψ——扭转轴至实测点的距离(m)；
          A_mψc——定扰力扭转振动水平位移A_xψ-f幅频响应曲线峰点线位移(m)；
          ω_nψ——基础扭转振动无阻尼固有圆频率(rad／s)；
          b——基础宽度(m)。

    4 地基的抗扭刚度和抗扭刚度系数，可分别按式(4．2．12-8)和式(4．2．12-9)计算：

    式中：K_ψ——地基抗扭刚度(kN·m)；
          C_ψ——地基抗扭刚度系数(kN／m³)；
          I_z——基础底面对通过其形心轴的极惯性矩(m⁴)。

4．2．13 由明置模块基础或桩基础测试的地基阻尼比、地基刚度系数及地基参加振动的当量质量用于设计振动台基础时，应进行有关换算，可按现行国家标准《地基动力特性测试规范》GB／T 50269第4．6节的规定进行。换算后的设计值，ξ_z不应大于0．5，ξ_xφ1、ξ_ψ不应大于0．3。且天然地基的抗压刚度系数C_z，不应大于现行国家标准《动力机器设计规范》GB 50040表3．3．2规定的2倍。

5 基础动力计算

5．0．1 基础动力计算，除应按现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040-96第4．3．3条～第4．3．6条公式计算外，尚应符合本规范附录A的规定。

5．0．2 基础动力计算时，如有多个激振器，可根据实际使用情况，当激振力不同时达到最大值时可以折减，其折减系数由工艺单位提出。

6 基础构造

6．0．1 钢筋混凝土振动台块体基础宜扁平，宜为方形或矩形，平面尺寸长宽比不宜大于1．5，高宽比不宜大于0．6，必要时可在底部放阶加宽。放置激振器的凹坑坑壁厚度不宜小于0．6m，凹坑底板厚不宜小于2m。混凝土强度等级不低于C25，应采用低水化热水泥。当遇地下水时应用防水混凝土。

6．0．2 基础主要钢筋应用钢号HRB335，根据激振力大小、基础大小和施工时钢筋骨架的稳定性进行配筋，直径不应小于 12。顶面、底面、四周及坑内外壁可用200mm×200mm钢筋网，放置激振器的坑底应用双层钢筋网，并应上下错开。基础内部配500mm×500mm×500mm三向钢筋网。

6．0．3 基础底面应设置混凝土垫层厚100mm，四周应宽出底面100mm，混凝土强度等级宜采用C15。

6．0．4 基础在管道洞孔或缺口处应将被截断钢筋同面积的各半分别补加于洞口左右两侧和上下两面。

7 基础施工

7．0．1 基础应预埋螺栓与基座板连接或直接与设备连接，应严格保证螺栓位置准确。基座板及螺栓应由工厂提供，基座板应留灌浆孔。

7．0．2 与设备或管道连接的专用预埋件或支座(支架)应由工厂提供，并应由土建施工预埋。

7．0．3 基础施工时应严格控制水灰比和坍落度，且应分层连续浇灌，每层厚度应按施工实际条件确定，不应留施工缝。混凝土应严格振捣密实，不得有空隙孔洞。

7．0．4 基础施工时应采取措施避免混凝土凝固时产生温度裂缝，浇灌时天气温度不宜过高或过低。施工时间宜在春、秋季节，在冬季应采取保暖措施，在夏季对砂石骨料应采取冷却措施，必要时可用冰屑代替水拌和混凝土。

7．0．5 基座板底应用二次浇灌层，并应用灌浆料填塞密实，浇前应用加压的水将原有混凝土面冲洗干净，并应充分浸润保证灌浆料与基座板的紧密结合。

7．0．6 施工中应用调平螺栓调平基座板，调平螺栓应先行润滑。然后拧紧地脚螺栓，检查基座板的装配公差。其后浇灌浆料，待凝固后松开调平螺栓。待砂浆及混凝土达到设计强度后，应对每个地脚螺栓施加预应力，大小应由设计规定。

7．0．7 在条件许可时，基础坑可在建筑物屋盖施工后在室内开挖，以免雨水浸泡地基，并应预留30cm厚土层作保护，并应在浇混凝土基础垫层时挖除。

7．0．8 基础施工应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的有关规定。

附录A 基础动力计算基本公式

A．0．1 基础动力计算时，应确定基础上的扰力和扰力矩的方向和作用位置(图A．0．1)。


图A．0．1 扰力、扰力矩示意图

    注：o点为基组重心，即坐标原点；c点为扰力作用点。

A．0．2 基组在通过其重心的竖向扰力P_z作用下，其竖向振动线位移和固有圆频率的计算应符合下列规定：
    1 线位移和固有频率可分别按式(A．0．2-1)、(A．0．2-2)计算。

    式中：A_z——基组重心处的竖向线位移(m)；
          P_z——激振器的竖向扰力(kN)；
          ω_nz——基组的竖向固有圆频率(rad／s)；
          m——基组竖向振动的总质量(t)；
          m_f——基础的质量(t)；
          m_m——基础上机器设备的质量(t)；
          m_s——基础上回填土的质量(t)；
          K_z——基础的地基抗压刚度(kN／m)；
          ω——激振器的扰力圆频率(rad／s)；
          ξ_z——地基的竖向阻尼比。

    2 最大线位移A_zmax可按下列公式计算：

    式中：A_zmax——机组垂心处的竖向最大线位移(m)。

A．0．3 基组在水平扰力P_x和竖向扰力P_z沿x向偏心矩作用下，产生x向水平、绕y轴回转(即x-φ向)的耦合振动(图A．0．3)，其基础顶面控制点的竖向和水平线位移的计算，并应符合下列规定：

图A．0．3 基组沿x向水平、绕y轴回转的耦合振动的振型

    1 基础顶面控制的竖向和水平线位移应分别按下列公式计算：



    2 最大竖向和水平线位移A_zφmax、A_xφmax的计算应符合下列规定：
     情况1：可分别按下列公式计算。


    此时，M_φ1用变扰力计算，并以ω代入式(A．0．3-4)中可得A_φ2。
    情况2：可分别按下列公式计算：

    此时，M_φ2用变扰力计算，并以ω代入式(A．0．3-3)中可得A_φ1。

    3 最大线位移的选取应符合下列规定：
        1)定扰力作用时：按情况1、2分别计算，两者中取最大者。
        2)变扰力作用时：按情况1、2分别计算，两者中取最大者。
    式中：A_zφ——基础顶面控制点，由于x向水平绕y轴回转耦合振动产生的竖向线位移(m)；
          A_xφ——基础顶面控制点，由于x向水平绕y轴回转耦合振动产生的x向水平线位移(m)；
          A_φ1——基组x-φ向耦合振动第一振型的回转角位移(rad)；
          A_φ2——基组x-φ向耦合振动第二振型的回转角位移(rad)；
          ρ_φ1——基组x-φ向耦合振动第一振型转动中心至基组重心的距离(m)；
          ρ_φ2——基组x-φ向耦合振动第二振型转动中心至基组重心的距离(m)；
          M_φ1——绕通过x-φ向耦合振动第一振型转动中心O_φ1并垂直于回转面ZOX的轴的总扰力矩(kN·m)；
          M_φ2——绕通过x-φ向耦合振动第二振型转动中心O_φ2并垂直于回转面ZOX的轴的总扰力矩(kN·m)；
          ω_nφ1——基组x-φ向耦合振动第一振型的固有圆频率(rad／s)；
          ω_nφ2——基组x-φ向耦合振动第二振型的固有圆频率(rad／s)；
          ω_nx——基组x向水平固有圆频率(rad／s)；
          ω_nφ——基组绕y轴回转固有圆频率(rad／s)；
          h₂——基组重心至基础底面的距离(m)；
          K_x———基础抗剪地基刚度(kN／m)；
          K_φ——基组绕y轴的地基抗弯刚度(kN·m)；
          J_y——基组对通过其重心的y轴的转动惯量(t·㎡)；
          I_y——基础底面对通过其形心y轴的惯性矩(m⁴)；
          C_φ——地基抗弯刚度系数；
          α_xφ——见现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040-96中，式(3．3．7-2)；
          e_x——激振器竖向扰力沿x轴向的偏心距(m)；
          h₁——基组重心至基础顶面的距离(m)；
          h0——水平扰力作用线至基础顶面的距离(m)；
          ξ_xφ1——基组y-θ向耦合振动第一振型阻尼比；
          ξ_xφ2——基组y-θ向耦合振动第二振型阻尼比；
          A_φ1max——基组x-φ向耦合振动第一振型最大回转角位移(rad)；
          A_φ2max——基组x-φ向耦合振动第二振型最大回转角位移(rad)；
          A_zφmax——基础顶面控制点，由x向水平绕y轴回转耦合振动产生的最大竖向线位移；
          A_xφmax——基础顶面控制点，由x向水平绕y轴回转耦合振动产生的最大x向水平线位移。

A．0．4 基组在回转力矩M_θ和竖向扰力P_z沿y向偏心矩作用下，产生y向水平、绕x轴回转(即y-θ向)的耦合振动(图A．0．4)，其竖向和水平向线位移的计算，应符合下列规定：

图A．0．4 基组沿y向水平、绕x轴回转的耦合振动的振型

    1 竖向和水平线位移应分别按下列公式计算：


    2 最大竖向和水平线位移A_zθmax、Ayθmax的计算和选取，可分别以y代x，θ代φ，代入式(A．0．3-14)～式(A．0．3-21)，并按有关说明进行。
    式中：A_zθ——基础顶面控制点，由于y向水平绕x轴回转耦合振动产生的竖向线位移(m)；
          A_yθ——基础顶面控制点，由于y向水平绕x轴回转耦合振动产生的y向水平线位移(m)。
          A_θ1——基组y-^θ向耦合振动第一振型的回转角位移(rad)；
          A_θ2——基组y-^θ向耦合振动第二振型的回转角位移(rad)；
          ρ_θ1——基组y-^θ向耦合振动第一振型转动中心至基组重心的距离(m)；
          ρ_θ2——基组y-^θ向耦合振动第二振型转动中心至基组重心的距离(m)；
          ω_nθ1——基组y-^θ向耦合振动第一振型的固有圆频率(rad／s)；
          ω_nθ2——基组y-^θ向耦合振动第二振型的固有圆频率(rad／s)；
          ω_ny——基组绕y轴回转固有圆频率(rad／s)；
          ω_nθ——基组绕x轴回转固有圆频率(rad／s)；
          J_x——基组对通过其重心的x轴的转动惯量(t·㎡)；
          K_θ——基组绕x轴的地基抗弯刚度(kN·m)，由现场实测获得；
          I_x——基础底面对通过其形心x轴的惯性矩(m⁴)；
          M_θ1——绕通过y-^θ向耦合振动第一振型转动中心o_θ1并垂直于回转面zoy的轴的总扰力(kN·m)；
          M_θ2——绕通过y-^θ向耦合振动第二振型转动中心o_θ2并垂直于回转面zoy的轴的总扰力(kN·m)；
          M_θ——绕x轴的激振器扰力矩(kN·m)；
          e_y——激振器竖向扰力P_z沿y轴向的偏心距(m)；
          α_xφ——见式(A．0．3-9)的说明；
          ξ_θ1——基组y-^θ向耦合振动第一振型阻尼比；
          ξ_θ2——基组y-^θ向耦合振动第二振型阻尼比。

A．0．5 基组在扭转扰力矩M_ψ和水平扰力P_x沿y轴向偏心作用下(图A．0．5)，产生绕z轴的扭转振动，其水平扭转振动线位移的计算，应符合下列规定：


图A．0．5 基组扭转振动示意图

    注：B点为基础顶面控制点。

    1 水平扭转线位移可按下列公式计算：


    2 最大线位移A_xψmax、A_yψmax的计算，应符合下列规定：

    式中：A_xψ——基础顶面控制点B由于扭转振动产生沿x轴向的水平线位移(m)；
          A_yψ——基础顶面控制点B由于扭转振动产生沿y轴向的水平线位移(m)；
          M_ψ——激振器的扭转扰力矩(kN·m)；
          P_x——激振器的水平扰力(kN)；
          e_y——激振器的水平扰力沿y轴向的偏心距(m)；
          l_y——基础顶面控制点至扭转轴在y轴向的水平距离(m)；
          l_x——基础顶面控制点至扭转轴x轴向的水平距离(m)；
          J_z——基组对通过其重心轴的极转动惯量(t·㎡)；
          K_ψ——基础的地基抗扭刚度(kN·m)；
          ω_nψ——基组的扭转振动固有圆频率(rad／s)；
          A_xψmax——基础顶面控制点B由扭转振动产生沿x轴的最大水平线位移；
          A_yψmax——基础顶面控制点B由扭转振动产生沿y轴的最大水平线位移。

A．0．6 基础顶面控制点i沿x、y、z轴各向的总振动线位移A_i可按下式计算：

    式中：A_j——第j个扰力或扰力矩，对基础顶面控制点i产生的线位移(m)。

附录B 用竖向速度幅频响应曲线相对宽度计算地基阻尼比

B．0．1 在竖向定扰力作用下，位移和加速度幅频响应曲线峰点不明显或消失(ξ_z＝0．6～1．0)时，若速度幅频响应曲线有峰点(图B．0．1)，可用曲线相对宽度按下列公式计算地基竖向阻尼比：


图B．0．1 竖向速度幅频响应曲线     式中：ξ_z——地基竖向阻尼比；
          ξ_zj——对应于β_j(振幅比)的地基竖向阻尼比，β_j在速度幅频响应曲线峰点附近取点，点数为3；
          f_mv——速度幅频响应曲线峰点频率(Hz)；
          A_mv——速度辐频响应曲线峰点振幅(m／s)；
          A_vj——速度辐频响应曲线上β_j所对应的振幅(m／s)；
          α_i——频率比；
          f_i——速度幅频响应曲线上对应于A_vj的频率Hz。

B．0．2 基础的参振总质量、地基抗压刚度和抗压刚度系数、单桩抗压刚度和桩基抗弯刚度，可分别按下列公式计算：

    式中：m_z——基础竖向振动参振的总质量(t)，包括基础，激振设备及地基参振质量，当大于基础质量m_f的2倍时，应取m_z等于2m_f；
          K_z——地基抗压刚度(kN／m)；
          P_c——定扰力值(kN)；
          C_z——地基抗压刚度系数(kN／m³)；
          k_pz——单桩抗压刚度(kN／m)；
          K_pφ——桩基抗弯刚度(kN·m)；
          r_i——第i根桩中线至基础底面形心回转轴的距离(m)；
          n_p——桩数。

B．0．3 由第B．0．1条计算的模块或桩基的竖向地基阻尼比，当按第4．2．13条进行有关换算时，换算后的设计值ξ_z，可大于0．5，但不应大于0．8，ξ_xφ1及ξ_φ可取为0．5ξ_z。

本规范用词说明

1 为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：
    1)表示很严格，非这样做不可的：
     正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”。
    2)表示严格，在正常情况下均应这样做的：
     正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”。
    3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：
     正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”。
    4)表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

《动力机器基础设计规范》GB 50040-96
《地基动力特性测试规范》GB／T 50269-97
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204

下载地址