CN109826242B - 一种抗强冲击四级减振地下井群结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗强冲击四级减振地下井群结构，Ⅰ级为桩基屏障，把CFG桩或灌注桩打到基岩之上，通过一定的排列方式构成桩基屏障；Ⅱ级为复合刚性基础，包括上下两层钢筋混凝土和中间一层聚氨酯减振层；Ⅲ级为第一减振系统，由侧壁聚氨酯减振层和高变位钢弹簧阻尼器组成，高变位钢弹簧阻尼器由钢弹簧和阻尼构成；Ⅳ级为第二减振系统，主要为高刚性大质量现浇结构，选用C80及以上标号的混凝土，一次性浇筑制成，还包括刚性壁，布置在井体表面以及第二减振系统外表面，用钢板焊接而成。多种技术融合的四级减振措施从整体上有效减小了结构所承受的振动危害，整体设计将每道防线对振动的削弱量化，最终将外界传来的超强振动影响降到期望值。

Description

一种抗强冲击四级减振地下井群结构

技术领域

本发明涉及地下井群结构领域，特别是涉及地下井群抗强冲击的结构。

背景技术

目前，针对地下井群抗强冲击的研究较少，现有技术多依靠经验，直接增大基础质量或仅采用单一技术对结构进行减振，无法达到预期效果。主要技术缺陷如下：

(1)经验设计。传统的减振措施依据等能量封闭体系理论，通过增大基础质量，来减弱振动危害，但是此强冲击荷载过大，仅仅依靠增大质量的减振方法，无法达到预期效果。

(2)非整体考虑，效果有限。采用单一防线，在面向超强冲击时减振能力不足或采用多道防线减振，但缺乏整体考虑，未能充分发挥每道防线的减振能力。

发明内容

为了克服现有技术之不足，针对远处传来的强冲击荷载会对地下井群结构造成严重破坏的问题，本发明的目的在于基于减振理论，根据振动控制设计要求，设置了四级减振措施，从而提供一种通过桩基、钢弹簧阻尼器、聚氨酯、大质量混凝土联合作用的四级减振处理工艺形成的结构，该工艺结构设计合理，层次分明，充分发挥各级减振措施的作用，可以有效降低强冲击荷载对井群结构造成的危害。

本发明提供一种抗强冲击四级减振地下井群结构，包括：

I级为桩基屏障，设置在井群结构下方，用于延长振动的传播路径，提高基础竖向承载力和结构横向稳定性，保证整体结构的稳定性；

Ⅱ级为复合刚性基础，与桩基屏障相邻接，用于提高基础的刚度。钢筋混凝土层可以保证结构刚度，避免上部结构发生较大位移。聚氨酯是一种高阻尼材料，可以在竖向有效的耗能减振；

Ⅲ级为第一减振系统，与复合刚性基础相邻接，位于井群结构内部，用于吸收振动能量，降低振动幅值；

Ⅳ级为第二减振系统，与第一减振系统向内邻接，为高刚性大质量现浇结构，有效提升了整体刚度，减小内部不均匀变形，而且可为内部其他精密设备减隔振提供刚性基础面。

优选的，所述桩基屏障由具有高粘结强度的CFG桩或灌注桩制成。

优选的，所述复合刚性基础包括上下两层钢筋混凝土和中间一层聚氨酯减振层。

优选的，所述第一减振系统由侧壁聚氨酯减振层和高变位钢弹簧阻尼器组成，钢弹簧阻尼器固有频率低、阻尼大，可以耗能减振并且降低在外力作用下结构的消能要求值，减少主系统的最大动力响应。侧壁聚氨酯减振层利用自身的高阻尼特性耗能减振，对水平方向上的冲击波有侧向缓冲作用。

优选的，所述高变位钢弹簧阻尼器由钢弹簧和阻尼构成。

优选的，所述第二减振系统采用C80及以上的混凝土一次性浇筑制成。

优选的，还包括刚性壁，布置在井体表面以及第二减振系统外表面，用钢板焊接而成，减弱强冲击产生的电磁效应。

本发明的有益效果在于：

上述四级减振结构将强冲击荷载对井群造成的危害逐级降低，保障井群内的设备和操作人员正常工作。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

附图1为根据本发明实施例的抗强冲击四级减振地下井群结构示意图。

具体实施方式

参见图1，抗强冲击四级减振地下井群结构包括：

①刚性壁：井体表面用钢板焊接而成，减弱强冲击产生的电磁效应。

②侧壁聚氨酯减振层：聚氨酯是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的聚合物，其性能介于塑料与橡胶之间，是一种发展较快的具有实用价值的新型阻尼减振材料，能吸收振动机械能，并将机械能转化为热能而耗散，阻尼水平方向上的冲击波，起侧向缓冲作用。

③高刚性混凝土：选用C80及以上的混凝土材料，并采用一次性浇筑的施工方法，有效地提升整体刚度，减小内部不均匀变形，且有利于为内部其他精密设备减隔振提供刚性基础面。

④桩基屏障(CFG桩\灌注桩)：可采用高粘接强度的CFG桩或不受地层限制、受力相对较稳的灌注桩，通过桩的合理布置来提高填覆土的承载力，提高基础的稳定性，减少地基的沉降，并且有效延长了振动的传递路径，达到减振效果。

⑤钢筋混凝土：提高基础刚度，减少结构下陷，提高结构稳定性。

⑥聚氨酯减振层：与上下两层钢筋混凝土形成II级复合刚性基础，其自身的高阻尼特性可以耗能减振。

⑦钢弹簧阻尼器：由钢弹簧和阻尼构成，要求减振器变形低于容许变形，满足自身的安全要求；具有固有频率低、阻尼大的双重优点；安装及拆卸极为方便；通过弹簧贮能和阻尼耗能来降低振动从下而上的传递率，使结构的动力反应迅速衰减；降低设备振动幅值，缩短设备振动的卓越频段，使设备的固有频率远离激振频率，减小共振发生的可能性。

采用强冲击作用下的地下井群结构的四级减振工艺的实施例：

(1)多元技术构成的整体减振方案。Ⅰ级为桩基屏障，把CFG桩或灌注桩打到基岩之上，通过一定的排列方式构成桩基屏障；Ⅱ级为复合刚性基础，其包括上下两层钢筋混凝土和中间一层聚氨酯减振层；Ⅲ级减振系统由侧壁聚氨酯减振层和高变位钢弹簧阻尼器组成；Ⅳ级减振系统主要为高刚性大质量现浇结构，选用C80及以上标号的混凝土，一次性浇筑制成。多种技术融合的四级减振措施从整体上有效地减小了结构所承受的振动危害。

(2)分级量化设计指标，充分利用各级防线。通过整体设计，将每道防线对振动的削弱量化。Ⅰ级桩基屏障可将振动削弱30％-40％，Ⅱ级复合刚性基础可以在Ⅰ级基础上削弱20％，Ⅲ级井群结构外层隔振系统可在Ⅱ级基础上削弱80％-90％，Ⅳ级高刚性大质量井群基础能够在Ⅲ级的基础上再次削弱10％，最终将外界传来的超强振动影响降到期望值。

虽然本发明已经参考特定的说明性实施例进行了描述，但是不会受到这些实施例的限定而仅仅受到附加权利要求的限定。本领域技术人员应当理解可以在不偏离本发明的保护范围和精神的情况下对本发明的实施例能够进行改动和修改。

Claims (4)

1.一种抗强冲击四级减振地下井群结构，其特征在于包括：

I级为桩基屏障，设置在井群结构下方，用于延长振动的传播路径，提高基础竖向承载力和结构横向稳定性，保证整体结构的稳定性；

Ⅱ级为复合刚性基础，与桩基屏障相邻接，用于提高基础的刚度；

Ⅲ级为第一减振系统，与复合刚性基础相邻接，位于井群结构内部，用于吸收振动能量，降低振动幅值；

Ⅳ级为第二减振系统，与第一减振系统向内邻接，为高刚性大质量现浇结构，用于提升整体刚度，减小内部不均匀变形，为内部其他精密设备减隔振提供刚性基础面；以及

刚性壁，布置在井体表面以及第二减振系统外表面，用钢板焊接而成，减弱强冲击产生的电磁效应；

其中，所述复合刚性基础包括上下两层钢筋混凝土和中间一层聚氨酯减振层；

所述第一减振系统由侧壁聚氨酯减振层和高变位钢弹簧阻尼器组成，钢弹簧阻尼器固有频率低、阻尼大，所述侧壁聚氨酯减振层自身阻尼高，对水平方向上的冲击波有侧向缓冲作用。

2.根据权利要求1所述的一种抗强冲击四级减振地下井群结构，其特征在于：所述桩基屏障由具有高粘结强度的CFG桩或灌注桩制成。

3.根据权利要求1所述的一种抗强冲击四级减振地下井群结构，其特征在于：所述高变位钢弹簧阻尼器由钢弹簧和阻尼构成。

4.根据权利要求1所述的一种抗强冲击四级减振地下井群结构，其特征在于：所述第二减振系统采用C80及以上的混凝土一次性浇筑制成。

Images