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一、選題背景

常規(guī)剛性基礎(chǔ)，即無隔振汽輪機(jī)基礎(chǔ)，多用島式布置，主廠房與基礎(chǔ)下部分割開來，主要是為了減小設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)主廠房的影響。在常規(guī)基礎(chǔ)所有柱頂與頂板連接處水平切斷，在頂板與柱頂之間安裝隔振器，這樣就形成了島式彈簧隔振基礎(chǔ)，因?yàn)轫敯迮c下部結(jié)構(gòu)隔開，因此也沒有必要將下部結(jié)構(gòu)與主廠房分割開來。為了進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置和調(diào)整抗震性能，將隔振基礎(chǔ)下部結(jié)構(gòu)與主廠房連為一體，演變成聯(lián)合布置的島式彈m隔振基礎(chǔ)。既阻止了設(shè)備振動(dòng)的傳播，也隔斷了地震波的傳遞，同時(shí)減小了下部結(jié)構(gòu)的尺寸，并且可以減小基礎(chǔ)的沉降，在不均勾沉降小于5mm的范圍內(nèi)，彈m可自動(dòng)調(diào)節(jié)受力狀態(tài)；即使不均勾沉降超過5mm，可以通過在彈簧隔振器上下加調(diào)整塾片的方法來調(diào)整不均匆沉降，而且可省去較厚的基礎(chǔ)墊層。由此看來，彈簧隔振基礎(chǔ)不僅改善了抗震性能，而且在節(jié)約場地面積、改進(jìn)工藝布置、降低造價(jià)等方面有巨大優(yōu)勢(shì)。剛度和質(zhì)量大的常規(guī)基礎(chǔ)雖然在主動(dòng)隔振方面即防止汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)傳遞給下部結(jié)構(gòu)效果尚可，但是在被動(dòng)隔振方面即阻止地震波的傳遞方面不是很理想，這是因?yàn)槠啓C(jī)組屬于高位布置，地震作用傳遞到汽輪發(fā)電機(jī)軸承上時(shí)存在放大作用?；A(chǔ)剛度越大，放大倍率越大。常規(guī)剛性基礎(chǔ)的放大倍數(shù)一般為2.5-4.0，而彈簧基礎(chǔ)可降低到0.8-1.2。

二、研究目的和意義

目前我國大力投資電力建設(shè)，電力建設(shè)處于高速發(fā)展階段，規(guī)模日益擴(kuò)大，隨著單機(jī)容量的不斷增加，對(duì)汽輪機(jī)基礎(chǔ)的振動(dòng)要求也更加嚴(yán)格，而汽輪機(jī)基礎(chǔ)的動(dòng)力特性決定著電廠的安全運(yùn)行，即良好的動(dòng)力特性能有效的保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，延長大修期，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前，汽輪輪基礎(chǔ)主要采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，對(duì)于這種規(guī)模超大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場試驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的。條件允許的情況下，可以建立縮尺模型，通過模型基礎(chǔ)的振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)原型基礎(chǔ)的振動(dòng)，從而對(duì)基礎(chǔ)的抗震性能做出評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上確定最佳設(shè)計(jì)方案。本課題以某汽輪發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)為研宄對(duì)象，對(duì)其彈簣隔振基礎(chǔ)的動(dòng)力特性和抗震性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并做出了評(píng)價(jià)。

三、本文研究涉及的主要理論

采用量綱分析法確定各物理量相似常數(shù)。首先需要確定幾何相似常數(shù)和彈性模量相似常數(shù)，根據(jù)《建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程》，框架試體與原型的比例可取原型結(jié)構(gòu)的1/8,本模型按照規(guī)程采用1:8的比例建造，即幾何相似常數(shù)為8。因?yàn)殇摻羁s尺后直徑過小導(dǎo)致施工難度加大，并且在模型試驗(yàn)中引起較大誤差，所以只保證梁柱截面配筋率滿足相似關(guān)系，故彈性模量相似常數(shù)為1,密度相似常數(shù)為1。

由于彈簧與結(jié)構(gòu)不是同一種材料，如果還以幾何尺寸來定義其相似比，則力學(xué)模型相似比就不能滿足，因此次試驗(yàn)中忽略了彈簧的幾何相似比，而是保證了力學(xué)相似比，即滿足彈簧的剛度在整體模型相似關(guān)系中的剛度比為8:1。

該模型于北方工業(yè)大學(xué)建工實(shí)驗(yàn)中心完成，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及相似關(guān)系，模型按1:8的比例設(shè)計(jì)施工完成。模型采用的材料與原型完全相同，底板混凝土等級(jí)為C30，柱及頂板混凝土為C40。鋼筋材料與原型相同，縱筋均采用HRB400鋼筋。模型制作分四個(gè)階段，依次是底板、柱與中間平臺(tái)、彈m隔振器安裝、頂板。根據(jù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)要求，在每次饒筑時(shí)預(yù)留至少三組標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土試塊，所有試塊在同等條件下養(yǎng)護(hù)28天后測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)實(shí)際強(qiáng)度計(jì)算出底板、柱及頂板混凝土的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分別為32.3N/inm2、44.6N/mm^模型中某些小的部位因施工困難可不饒筑，但必須在試驗(yàn)時(shí)加上或減去相應(yīng)質(zhì)量。試驗(yàn)前模型混凝土有足夠的養(yǎng)護(hù)期(按28天強(qiáng)度)。

四、本文研究的主要內(nèi)容

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及甲方提供的資料和場地條件，對(duì)該汽輪機(jī)組彈M隔振基礎(chǔ)進(jìn)行模型試驗(yàn)，主要研究內(nèi)容包括：

(1)采用瞬態(tài)激振法對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)力特性試驗(yàn)，獲得基礎(chǔ)的自振特性，包括振型、固有頻率、阻尼比；

(2)對(duì)基礎(chǔ)模型進(jìn)行動(dòng)剛度及隔振效率測(cè)試；

(3)對(duì)基礎(chǔ)模型分別進(jìn)行7度多遇地震、罕遇地震作用下的擬動(dòng)力試驗(yàn)，測(cè)得基礎(chǔ)鋼筋應(yīng)變，基礎(chǔ)地震加速度、位移、恢復(fù)力響應(yīng)，裂縫展情況、層間位移角等。