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上海光源工程中的抗微振技术: 陈龙珠 2009-3-21 18:05; 今天科学网博客首页左上角刊载了松鼠会博客文章中的欧洲同步辐射设施建筑景观照片。本周一，新华网发布了我国重大科学工程上海光源即将建成的消息，此前新闻联播已于3月14日进行了视频报道。虽然没有直接参与该工程的设计和分析，但因曾在2004-2005年间多次参加过对其抗微振设计的技术咨询和论证，在得知它即将建成并投入使用时，很为上海成功地设计建造了这一重要标志性工程感到高兴！新一代光源工程设备与仪器，对环境振动的要求极其苛刻（设备基础顶面振幅在几微米量级），欧洲等发达国家的这一大型实验研究基地据说是建在远离工业化城市、工程地质条件良好的地区，而上海光源工程却是决定建在土层厚度深达300m左右的浦东张江高科园区，目前大地脉动及地面交通等人为活动引起的地面振动高达数百微米，深近50米勘测孔底的振幅也在10微米之上。本博前期文章已指出，建筑抗微振设计的技术风险远比建筑抗震设计的大，因为一旦工程投入使用，抗微振技术的效果就要得以检验，而不象抗震设计或许在50年使用中也不会遭遇到设防烈度地震的侵袭。面对上述极高的抗微振设计要求和以往经验缺乏的现实，上海光源工程土建设计单位上海建筑设计研究院的科技人员联合同济大学、上海交大相关教授开展了较系统和深入的科技攻关，其中包括现场背景振动观测分析、大型三维有限元模拟计算、召开京沪相关专家技术咨询和评审会，上海市政府、中国科学院和中国工程院共同发起和主办了东方科技论坛第86次学术研讨会邀请国内外专家专题研讨了第三代同步辐射光源束流轨道稳定性问题。在初期抗微振地基基础方案中，拟采用沉降控制复合桩基（正方形截面常用最大边长 25cm ,常用最大桩长 20m ）和水泥搅拌桩加固桩间地基土，并考虑在外侧环绕建筑基础布设钻孔灌注排桩以隔离外来环境振动的影响。考虑到地基微振源的不确定性和表面波机制（地基振动总体随深度增加而减弱，相对地面的明显振动之深度处于 1/2~2/3 波长范围），根据当时已有的现场背景振动测试数据，记得本人在几次有关会议上提出供参考的看法要点包括：（1）该工程桩基设计受抗微振要求控制，采用长度和截面较小的沉降控制复合桩基欠合理，按场地背景振动主频率对应的表面波波长（估计 100 米左右）选用大直径钻孔灌注长桩更为合理；（2）由于地基背景振动波长较大，在采用沉降控制复合桩前提下，浅层桩间土采用水泥搅拌桩加固，估计减振效果不大；（3）建筑基础外侧布置钻孔灌注长桩隔振效果难以估计，或许还存在局部振动放大现象，还不如予以取消而将相应造价花到增大建筑和设备基础下方的桩基长度和截面上；（4）由于边界环境振动输入难以合理取定，大型三维有限元模拟计算所得基础振幅绝对数据直接作为设计依据欠妥，但可作为多种设计方案比较和参数优化的依据（主要在于设计参数对减振程度的相对影响分析）；（5）由于现有设计分析方法的局限性，对该工程应该重视引进分阶段测试和再设计的理念：在桩基、基础施工完成后分别进行环境振动测试分析，以便及时地对后续工程设计做必要的调整。（6）建议中科院系统专业人员就相关科学试验设备仪器对其基础容许振动的限制开展更加深入的论证，以免出现过高的要求而增大土建工程设计的难度和造价。（7）低频微幅环境振动（地脉动）测试系统及其信号处理结果的合理性和可靠性应重视论证，进行重复、平行测试比对值得考虑。该工程基础抗微振设计的最终方案本人没有直接查阅相关施工图纸，但从设计单位相关人员的科委立项课题验收报告和网上可查到的资料来看，原来环绕建筑外侧的隔振排桩已予取消，科学仪器设备基础下采用的是48米长、直径60cm的钻孔灌注桩（浅部 7米深度内直径为 80cm、桩底注浆加固），未见对浅层桩间土进行地基处理；按照分阶段设计方法，桩顶以上采用钢筋混凝土厚板基础；基础顶面的实际振动满足了光源工程科学仪器设备的要求。附录：该工程设计的相关资料（可下载word文件）; 个人分类: 土建科技|7597 次阅读|4 个评论

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