東北老工業(yè)基地工廠搬遷改造土木工程關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文以東北老工業(yè)基地的搬遷改造工程為背景，研究了在此過程中遇到的工程難題和關(guān)鍵技術(shù)。在對(duì)沈陽(yáng)機(jī)車車輛有限責(zé)任公司老廠區(qū)和新廠區(qū)深入考察調(diào)研的基礎(chǔ)上，了解了目前老工業(yè)基地搬遷改造工程中土木工程中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)，其中包括大型動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，工業(yè)振動(dòng)的傳播與衰減，不良地基的處理技術(shù)以及工程場(chǎng)地的地震反應(yīng)等問題。
　　隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，工廠機(jī)器、設(shè)備不斷更新?lián)Q代，大噸位、高轉(zhuǎn)速、大功率的動(dòng)力機(jī)器也日益普及。

2、由于國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)規(guī)范采用的是兩種不同的理論模式，因此，繼續(xù)沿用現(xiàn)行的規(guī)范進(jìn)行動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，特別是進(jìn)口機(jī)器設(shè)備基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，不但是技術(shù)滯后的，而且還會(huì)是概念失誤的。本文探討了動(dòng)力基礎(chǔ)-地基體系的兩種分析模型，提煉出各自的優(yōu)點(diǎn)并使之有機(jī)結(jié)合，形成了一種計(jì)算方便、精度較高的頻變參數(shù)模型，推導(dǎo)了模型參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)試確定方法。提出了一種更適合我國(guó)動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的綜合設(shè)計(jì)法，建議以現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范為原型，充分利用其簡(jiǎn)潔實(shí)用、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)豐富、普及性強(qiáng)的優(yōu)

3、點(diǎn)，通過實(shí)測(cè)頻變參數(shù)對(duì)其進(jìn)行必要的修正和完善，使動(dòng)力設(shè)計(jì)與實(shí)際更加吻合。通過實(shí)例，驗(yàn)證了該方法的可行、可靠。
　　工業(yè)不良振動(dòng)的傳播問題一直在工業(yè)工廠中廣泛存在，現(xiàn)行規(guī)范對(duì)面波的傳播衰減曲線規(guī)定較為粗糙和單一，計(jì)算值只是針對(duì)單向振動(dòng)，且對(duì)不同類型的機(jī)器振源區(qū)分也不明確。而實(shí)際上，無論振源類型如何，地基表面各點(diǎn)的面波都有三個(gè)振動(dòng)分量，面波波場(chǎng)是一個(gè)空間分布的三維波場(chǎng)。為更準(zhǔn)確的刻畫三維面波的傳播與衰減規(guī)律，本文針對(duì)連續(xù)激振和瞬態(tài)激振

4、兩類振源機(jī)器進(jìn)行了三維面波測(cè)試和時(shí)頻聯(lián)合分析。探討了不同振源類型、不同振動(dòng)分量、不同振動(dòng)頻率隨振源距離的變化規(guī)律。指出規(guī)范計(jì)算值對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)面波的估計(jì)較為精確，而對(duì)近場(chǎng)面波振幅的估計(jì)偏低。同時(shí)，為補(bǔ)充完善現(xiàn)行規(guī)范，給出了近場(chǎng)振幅修正系數(shù)以及不同振動(dòng)分量的調(diào)整系數(shù)的建議值。為廠區(qū)科學(xué)規(guī)劃以及設(shè)備合理布置提供了有益參考。
　　對(duì)于新廠區(qū)存在的不良地基，在分析CFG樁復(fù)合地基等沉面的特性的基礎(chǔ)上，提出CFG樁復(fù)合地基的“雙剪切破壞模型”，結(jié)合

5、新模型，全面研究了中性點(diǎn)理論、褥墊層厚度確定、中性點(diǎn)處樁體軸向應(yīng)力、“雙剪切破壞模型”上下兩部分承載力理論推導(dǎo)，以及承載力計(jì)算的新方法，并結(jié)合實(shí)例驗(yàn)證了模型的可靠性和正確性。這將有助于進(jìn)一步完善復(fù)合地基破壞理論本身的研究，也將對(duì)涉及到破壞理論的相關(guān)研究產(chǎn)生積極作用。
　　同時(shí)，概述了常用沉降計(jì)算方法—解析法、數(shù)值法和經(jīng)驗(yàn)公式，探討了CFG樁復(fù)合地基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)幾種常用方法進(jìn)行對(duì)比分析。從CFG樁復(fù)合地基沉降變形模式出發(fā)，綜

6、合地考慮了包括樁長(zhǎng)、樁徑、面積置換率等沉面位置以及樁土摩擦系數(shù)和變形模量在內(nèi)的多種因素，改進(jìn)了CFG樁復(fù)合地基沉降計(jì)算公式以及樁、土應(yīng)力比公式。
　　最后，考慮到新廠區(qū)場(chǎng)地分層情況較為均勻，采用等效線性化方法，考慮100年超越概率為63％（小震）、10％（中震）和3％（大震）三種情況，對(duì)新廠區(qū)場(chǎng)地進(jìn)行了地震反應(yīng)分析。獲得了土層的最大應(yīng)變值均在12.15m處，分別達(dá)到0.027％，0.063％，0.127％，自由表面的最大加速度分別

7、為0.138g，0.265g，0.316g，放大系數(shù)分別為2.05，2.29，2.59。土層的一階自然頻率約在1.5～2.8Hz之間，二階自然頻率在7～8.4Hz之間。為廠區(qū)工業(yè)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)提供了重要基礎(chǔ)參數(shù)。
　　本文工作雖然基于沈陽(yáng)機(jī)車車輛有限責(zé)任公司搬遷改造工程為依托，以上工程難題都是老工業(yè)基地大中型工業(yè)工廠所需解決的土木工程關(guān)鍵技術(shù)。本文的研究成果不但具有針對(duì)性，而且同樣具有通用性，可為東北老工業(yè)基地的搬遷改造工程提供有