福州大学地震模拟振动台三台阵基础设计与施工研究

以福州大学地震模拟振动台三台阵系统基础设计与施工为研究背景,详细分析和介绍了该台阵反力基础的设计与施工技术特点,为地震模拟振动台阵的反力基础设计施工提供参考与借鉴.     

框架-剪力墙偏心结构的MRD减振试验研究

为了验证磁流变阻尼器(magnetorheological damper,MRD)对偏心结构在地震作用下的平-扭耦联反应控制的效果,进行了振动台试验.首先利用Matlab/dSPACE综合试验环境建立可精确描述MRD滞回非线性的双sigmoid模型及框架-剪力墙偏心结构试验控制系统的仿真模型.并介绍dSPACE实时仿真平台的优点及其软硬件资源,阐述基于dSPACE系统进行振动控制试验系统开发步骤.采用RCP技术对框架-剪力墙偏心结构模型进行地震反应振动台试验研究,试验结果表明了MRD对偏心结构扭转反应控制的有效性及MRD不同位置的影响.     

岸桥结构振动台-模型试验与原型对比的研究

基于振动台试验,研究缩尺模型与原型的相似关系以及如何由模型反应正确推导原型反应.对缩尺模型进行地震模拟试验,采用Abaqus分别对原型和试验模型进行有限元建模并进行地震响应分析.研究分析原型结构的计算值与由振动台-模型试验实测值按相似比尺推导出的原型地震响应值,通过原型与试验缩尺模型的频率、结构关键测点的加速度、位移、应力等的对比,验证了模型与原型相似关系的准确性.研究结果表明,振动台-模型试验可以真实地反映岸桥原型结构的地震响应,可为大型起重机结构缩尺模型的设计及后续的地震试验研究提供了参考.     

简易单自由度振动台设计

目的提出简易单自由度振动台的具体设计方案和结构动力学方面的两类设计方案,解决地震试验模拟设备较为匮乏问题.方法采用电力机械式的运动形式,设计一款沿水平方向随机振动的振动平台,试验时通过把等效参数转化的模型固定于台面,运用拉线位移计、拉线速度计、拉线加速度计记录相关数据,高清摄像机记录每个时间段内振动时的振幅.结果检测建筑结构模型的薄弱环节,获得优化设计方案;运用动力学进行推导分析,得出相应的结构振动反应;动位移与相同静力情况下位移的比值,确定该结构的反应比.结论简易单自由度振动台造价低廉、结构可靠,可以满足水平广义单自由度柔性结构体系和刚性结构体系的地震模拟试验.     

基于三台阵振动台的多塔自锚式悬索桥抗震性能试验研究

福州螺洲大桥是多塔自锚式悬索桥,其结构造型新颖,静动力性能复杂. 为了研究这种新型结构的动力性能,基于三台阵振动台系统,开展多塔自锚式悬索桥模拟地震振动台试验,并与数值分析结果进行相互校验. 在详细介绍试验目的、设计原则、测点布置及试验工况的基础上,对结构动力特性及模拟地震振动台试验结果进行分析. 结果表明： 该桥型基本振型为中塔纵弯与主梁反对称竖弯耦合振动;地震作用下中塔的地震响应较为不利,其响应值大于边塔. 因此,在动力响应分析及后期运营监测时应重点监控中塔的动力响应. 同时,有限元模型的数值分析结果与试验结果吻合较好,验证了数值分析模型的准确性,为后续数值分析提供了基准有限元模型.     

单向地震模拟振动台的设计

为了深入了解自行组装模式下地震模拟振动台的性能,基于地震模拟振动台的组成及工作原理,提出了振动方向、驱动方式、台面尺寸及控制模式等方面振动台参数的设计与分析方法,阐述了系统的动态性能分析以及组成部件参数的优化过程.东南大学自行组装的振动台系统参数设定为单水平向,电液伺服驱动,钢焊结构台面,台面尺寸6m×4m,最大承载模型重30t,最大加速度1.5g,最大速度600cm/s,最大行程±250mm,最大激振力±1 000kN,频率范围0.1~50Hz。在空荷载和钢架模型荷载情况下,利用EL-Centro地震波、Taft地震和Kobe地震波在压缩比为1∶1,1∶2,1∶3,1∶4的情况下进行地震模拟试验,波形相干系数均大于0.75.试验结果表明,这种组装振动台的波形失真小,动态性能稳定,可以满足大部分抗震试验的需要.     

饱和软土自由场振动台试验与数值模拟对比

根据饱和软土自由场地地震反应特性大型振动台模型试验结果,基于u-p格式动力固结方程和饱和两相介质有效应力动力求解方法,采用有限元开放程序平台Open SEES建立饱和软土自由场地非线性动力有效应力耦合数值模型,对各种试验工况饱和软土自由场地地震反应进行数值建模分析,并将计算结果与振动台试验结果进行对比.研究表明:数值计算结果与振动台试验结果具备良好的一致性,并呈现出相似的时程变化规律,相互验证了基于Open SEES计算平台的力学建模和振动台试验结果的正确性.该数值模型可较合理地模拟饱和软土自由场地地震反应特性,可为进一步建立其他更加复杂的软土场地参数化数值外推模型提供依据.     

地铁地下结构抗震研究现状

回顾历史上地铁地下结构的震害现象,尤其是日本阪神地震大开地铁站的震害.简要归纳目前地下结构抗震研究主要方法,包括静力法、BART法、反应位移法及动力有限元法等.总结地铁地下结构在一致地震动作用下的地震反应研究现状.对地铁地下结构在非一致地震动作用下的地震反应研究、非一致地震动自由波场输入方法及其人工边界研究进行简要描述.概述了地铁地下结构的振动台试验研究现状,包括普通振动台试验、离心机振动台试验和针对非一致激励的振动台试验.对地铁地下结构抗震领域提出进一步研究展望.     

砂土地基自由场离心机振动台模型试验

为了观察砂土地基自由场的地震响应情况和检验试验用叠环式模型箱的边界效应影响以及应用效果,在输入地震波(采用K obe波)、离心加速度为50 g的条件下,进行了砂土地基自由场动力离心试验。文中给出了加速度反应和位移反应量测结果,研究了砂土地基的地震反应情况。试验结果表明:叠环式模型箱可以较好地模拟自由场土层的剪切变形,边界效应影响较小;振动台的激振性能、数据量测仪器与采集系统的使用效果均良好,从而为后续有关试验奠定了基础。     

地震模拟振动台台阵性能评估与测试注记

 考虑到近几年强震频发的风险,以及地震模拟振动台设备和技术的快速发展,首先介绍了近几年来我国振动台设备的发展现状和趋势,结合中南大学近期已经完成验收的振动台台阵系统,阐述振动台及台阵系统的主要性能指标、设计意图和评估方法,指出振动台性能的重要测试内容,并给出振动台系统的性能验收和使用要点。     

单层框架刚性圆柱形贮液容器地震力的确定

认为容器本身是刚性体、考虑到框架在地震作用下发生振动时引起容器中的液体亦发生振动;此液体振动通过容器壁和底板作用于框架上,即考虑耦联振动。液体振动可分解为无数振型的贡献,取有限个振型,利用振型分解法解耦运动方程组并确定地震力及液动压力。     

轻型木结构房屋动力特性测试及研究

对国内第一所轻型木结构小学的三栋单体校舍动力特性进行了实测,并结合试验研究成果及国外文献调查结果,对轻型木结构房屋自振周期及阻尼比进行研究.研究发现轻型木结构房屋中石膏板参与结构耗能,同时提高结构的初始刚度;轻型木结构房屋阻尼比测试值与结构经历的振动幅值有关,振动幅值越大,测得的阻尼比也越大;利用实际地震记录、模拟地震振动台试验以及房屋受迫振动等方法测得的轻型木结构房屋阻尼比都接近或大于5%的规范建议值;研究验证了《轻型木结构建筑技术规程》对于3 层及以下轻型木结构房屋的地震影响系数α取最大值的合理性.     

液化土振动过程中孔隙水压力变化分析

针对液化土受振后孔隙水压力变化的情况进行民研究，分析并比较了液化土模型地基加固前后在地震波水平循环荷载下的振动特性。     

围护墙多功能减震结构的地震反应频响分析

围护墙多功能减震结构是一种新型减震结构,具有调频质量减震和阻尼耗能减震等多种耗能减震功能。为了研究此减震结构在地震作用下的响应特性,本文建立了减震结构在地震作用下的动力方程,推导了减震结构地震响应的传递函数、频谱密度,得到主要影响参数对该结构减震效果的影响,并采用模拟地震振动台进行普通框架结构和此结构的对比验证,通过加速度(位移)功率谱密度和加速度(位移)频响幅值反映出各设置工况下的减震规律。结果显示,与普通框架结构相比,该结构的功率谱密度和频响幅值均有不同程度的减小,减震幅度最大可达39.97%,表明该结构体系在地震波作用下具有很好的减震效果,并在参数设置合理的情况下,减震效果更佳。     

液化场地的桩-土-上部结构振动台模型试验的研究

文章以液化场地桩-土-结构动力相互作用体系的振动台试验研究为基础,结合非液化场地桩-土-结构动力相互作用体系的振动台试验,再现了液化场地中上部结构与桩基的震害现象;基于振动台试验,对试验现象;孔隙水压力、土体及上部结构的动力反应、桩的应变等进行了研究和分析.结果表明:液化地基使承台在震后有明显的不均匀沉降,上部结构位移...     

变压器-套管体系地震响应的简化计算

地震响应不仅会加大变压器-套管体系的整体摆动,还会引起很大的顶部位移,这些因素均有可能造成套管的断裂破坏。为了合理反映地震作用下变压器-套管体系的振动机理和套管与变压器箱体之间的动力相互作用,快速而可靠的求出套管地震响应,基于振动台试验和有限元分析结果,通过将上部瓷质套管与根部法兰的连接以及箱壁面外刚度对升高座的约束作用等效为转动弹簧,建立了变压器-套管体系的带转动弹簧的3自由度简化模型,根据简化模型针对两处等效弹簧的转动刚度进行参数化分析,研究了弹簧刚度对套管响应的影响。结果表明:简化计算的地震响应和振动台试验实测数据基本吻合,验证了简化模型的有效性。研究结果为变压器结构的初步设计提供参考。     

单舱地下综合管廊地震动力响应振动台模型试验研究

采用振动台模型试验方法,对EL-Centro地震波作用下单舱地下综合管廊结构动力响应、土体动力响应以及土-结构相互作用机理开展研究。模型试验依托某实际工程为原型,按照1:15的比例尺缩,设计振动台模型试验,输入不同峰值加速度地震波,以此获得管廊结构以及周边土体的动力响应规律。试验结果表明:土体与管廊结构在振动过程中相互制约,存在明显的土-结构相互作用,在强震作用下管廊侧壁和土体出现脱离的情况,单舱管廊结构的运动始终保持了较好的整体性;管廊周边土体由于受到管廊侧壁的约束作用,土体发生不均匀位移或相对位移,动土压力分布形式错综复杂,土拱效应明显;在横向一致地震作用下,管廊结构横向应变随着地震波输入峰值加速度的增强而增大,其中管廊结构中部截面变形最为明显,各截面角点处的变形位移最大,是管廊抗震设计中需要重视的关键部位。     

地震作用下桩基的1/3次亚谐波共振分析

建立了均匀地基下桩基础的非线性运动方程。运用Galerkin方法对运动方程进行一阶模态截断,得到离散的非线性振动方程。利用多尺度法求得该系统1/3次亚谐波共振的一阶近似解。分析了频率比、剪切波速度及土层厚度等参数对地震惯性力和亚谐波共振幅频响应的影响,并通过与非共振硬激励情况对比分析1/3次亚谐波共振对系统实际动力反应的影响。研究结果表明:在软弱土层中,剪切波速度及土层厚度对地震惯性力影响显著;1/3次亚谐波共振区域对外激励幅值敏感;阻尼大于一定值后,系统将不出现1/3次亚谐波共振响应;1/3次亚谐波共振显著增大系统稳态动力响应位移。     

较硬分层土-桩基-结构相互作用体系振动台试验

进行了较硬分层土-桩基-框架结构相互作用体系的振动台试验，再现了上部结构和基础的震害现象．得出的主要规律有：体系频率小于不考虑相互作用的结构频率，而阻尼比则大于结构材料阻尼比；体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线不同，基础处存在平动和转动．土层传递振动的作用与土层性质、激励大小等因素有关．砂土层一般起放大作用，粘质粉土层一般起减震作用．结构顶层加速度反应组成取决于基础转动刚度、平动刚度和上部结构刚度的相对大小．多向激励下的动力反应规律没有明显差别．