黄土地区地上两层地铁车站抗震性能振动台试验

为研究黄土地区地下一层地上两层地铁车站结构的抗震性能,进行包括地上、地下结构及周围土层的振动台试验研究.在简要介绍模型设计和试验工况的基础上,重点根据试验中各传感器所记录的数据,对模型土箱的边界效应、模型地基与模型结构的动力反应、土与结构的相互作用等进行分析探讨.试验结果表明:地下一层地上两层地铁车站模型结构地上部分受输入地震动峰值加速度影响较大,地上部分的最终破坏模式是整体侧向倒塌;车站模型结构地下部分受地下结构周围土层影响较大,土层位移不大时地下结构无明显破坏;地上地下结构交接处的破坏最为严重.模型车站结构的存在对土体动力反应的影响较小,并随输入地震动峰值的增大而减弱.     

地震波斜入射下土-单层柱面网壳结构振动台试验研究

现阶段有关地震波斜入射下大跨空间网格结构地震响应的试验研究未见报道.基于设计的7.7m×3.2m×1.2m大型刚性模型箱和1.8m×1.8m的单层柱面网壳结构,并实测土体参数,通过4台阵体系设计实现自由场振动台试验和土-单层柱面网壳结构振动台试验.通过自由场振动台试验结果与数值模拟结果的对比验证了试验设计的正确性,并研究了土-单层柱面网壳结构体系的地震响应.试验结果表明:土-结构相互作用下网壳屋盖的地震响应随着地震波入射角度的增大呈现明显的非线性变化,当以30°~60°角度输入时,网壳地震响应剧烈;不同地震波输入下,网壳柱底两个水平方向加速度最大值比值在1∶0.3~1∶3之间.进行抗震计算时,柱底两水平方向的加速度输入比例与地震波的入射角度有关,宜考虑地震波斜入射的空间效应.     

支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的振动台模型试验设计

文章设计实现了支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的振动台模型试验.试验要求支盘桩-地基土-上部结构之间遵循相同的相似关系;按照Bockingham π定理导出试验模型各物理量的相似关系式和相似系数;根据振动台设备和边界条件的要求选用试验用模型土箱和试验用土;按照模型相似关系设计了结构体系的施工图;设计了自由场试验和系统振动台试验的加载制度.试验设计确定了试验的基本原则和实现方案,为进一步的研究奠定了基础.     

地基土对设备-结构体系能量反应影响分析

为了分析地基土对设备-结构体系能量反应的影响规律,开展了设备-结构体系振动台试验与设备-结构-地基土相互作用体系实时子结构振动台试验,对比以刚性地基为假设的设备-结构体系与考虑地基土影响后的设备-结构体系能量反应发现:考虑地基土影响后设备与结构的累积总输入能大幅度减小,且地基土可改变设备与结构总输入能在时间上的分布特性。由试验结果根据相似关系反推原型设备-结构体系的能量反应表明,基于刚性地基假设的设备-结构体系能量反应可能存在较大误差,因此在设备-结构体系分析中应当考虑地基土的影响。     

土-结构-调谐液体阻尼器相互作用体系的地震反应

在时域内建立了土 -结构 -调谐液体阻尼器 (TLD)相互作用体系地震反应的运动方程 ,以 12层和 2 4层两种钢结构为例 ,计算了深覆盖土层上钢结构在无控和受控条件下的地震反应 ,通过 5种土层波速和 3条不同输入地震波的多种工况的数值分析和比较 ,讨论了土 -结构相互作用对钢结构TLD减震控制效能的影响及其规律性 .计算结果表明 :一般情况下 ,土 -结构相互作用对结构地震反应的影响要强于TLD的减震影响 ,因此 ,科学而准确地分析土 -结构相互作用体系的地震反应 ,是确定设置TLD的必要性和合理性的首要前提条件 .     

土-结构相互作用下单层柱面网壳振动台试验及数值分析

基于设计长度×宽度×高度为7.7 m×3.2 m×1.2 m的模型箱,以长度×跨度为1.8 m×1.8 m的单层柱面网壳为研究对象,设计实现土-独立基础-单层柱面网壳结构振动台试验,研究不同地震波输入下土-独立基础-单层柱面网壳结构体系地震响应的规律,同时采用整体有限元法建立振动台试验的有限元模型,与试验结果进行对比分析。研究结果表明:考虑土-结构相互作用时,土-独立基础-单层柱面网壳结构体系的试验结果与模拟结果变化规律基本一致,土-结构相互作用下基础底部的加速度峰值响应较自由场加速度峰值响应增大;土体与基础之间滑移和提离现象及模型箱的刚度是影响试验结果与模拟结果差距的主要因素,尤其是随着振动次数增多,土体与基础之间的非线性接触更加显著;地震波频谱特性是影响土-独立基础-单层柱面网壳结构体系地震响应的重要因素,在试验设计时应当尽量避开结构体系与地震波主频一致而发生共振现象,否则造成试验结果失真。     

有效地震动输入下基础隔震体系的响应分析

文章应用子结构法,利用锥体模型求得基础底部的阻抗函数,并结合对应的地震动有效输入,推导了在地震作用下基础顶部的实际阻抗函数和有效地震动输入,同时建立整个隔震体系方程,在考虑土-结构相互作用下,分析了不同性质地基土和不同基础埋深下的隔震体系.结果表明,在地基土剪切波速较小且埋深较大时,土-结构的相互作用对基础隔震体系的地震响应影响较大,在结构动力分析中应加以考虑.     

可液化土-高层结构地震相互作用振动台试验

进行了可液化土-高层结构地震相互作用的振动台试验,试验采用柔性容器以减小边界影响,采用饱和砂土作为模型土.试验中再现了液化场地土中高层结构的震害现象.得出的主要规律有:相互作用体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线明显不同;随着振动次数的增加,体系的频率降低,阻尼比增大;砂土对地震动可起滤波和隔震作用;当最初加速度峰值到达前,砂土层中的孔压比存在负值;震后土中孔隙水压力不一定随振动的停止而立即开始消散,在短期内可能继续增长;桩身应变幅值呈桩顶大、桩尖小的分布;桩土接触压力幅值分布规律与输入激励地震大小有关.     

磁流变阻尼器减振结构振动台试验与动力可靠性分析

为研究随机激励作用时磁流变阻尼器在结构中的实际减振效果以及对结构动力可靠度的影响,开展了随机地震动作用下磁流变阻尼器减振结构振动台试验,并采用等价极值事件原理和概率密度演化方法,对有控和无控模型结构的动力可靠度分别进行了分析.结构控制振动台试验中,采用基于物理随机地震动模型生成的地震动样本作为台面输入.试验及分析结果表明,磁流变阻尼器能够显著降低模型结构层间位移反应的均值和标准差,同时,大多数楼层的绝对加速度反应亦取得了一定的减振效果;随机地震动作用下,模型结构动力响应的变异性显著,并且不同试验地震动样本作为台面输入时,磁流变阻尼器取得的减振效果不同;采用磁流变阻尼器作为减振装置,能够显著提高模型结构各楼层可靠度以及体系可靠度.     

设备-高层结构-地基土体系交互计算方法

提出了模拟设备-高层结构-地基土体系振动台实时子结构试验的数值交互计算方法,并且结合地基土在强震作用下并非全部进入非线性的特点,认为可尝试将具有局部非线性特点的地基土模型作为数值子结构、设备-高层结构体系作为试验子结构,从而在振动台实时子结构试验中考虑地基土非线性特性影响。采用分支模态子结构法与线性-非线性混合约束模态子结构法推导了设备-高层结构-局部非线性地基土体系的运动方程。选用一幢13层钢框架设备-高层结构-地基土体系模型作为分析实例,采用MATLAB与ANSYS分别建立设备-高层结构体系与局部非线性地基土计算模型,两者之间进行数值交互计算,发现土-结构相互作用与设备的频率变化对设备与结构的地震反应有重要的影响。     

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。     

土-结构相互作用的非线性反应

为了建立合理的高层建筑在强震作用下的土结构非线性相互作用分析模型,进行了结构基础地基体系模型的振动台实验·实验验证了土性非弹性引起的非线性效应以及基础和周围土体局部脱离接触所引起的非线性效应·通过数据分析给出了非线性反应的基本特征,为合理估计两种非线性的影响提供了实验基础·分析表明完整的土结构体系非线性模型中要充分考虑到基础翘离的影响,包括翘离引起的基础有效接触刚度的变化以及竖向振动与水平和回转振动三者的耦合效应·     

采用MARC模拟支盘桩-地基-结构动力相互作用体系建模方法

文章以结构-动力相互作用振动台模型试验为基础,结合通用有限元软件MARC,对结构-地基动力相互作用体系进行有限元计算建模的一些问题作了研究。主要包括柔性容器的模拟、网格的划分、对称性的利用、重力的考虑、土体本构模型的选用及模型的非线性模拟等。文章利用上述建模方法,对结构-地基动力相互作用体系的振型曲线和加速度时程曲线进行计算,将模拟结果与试验结果相对照,吻合较好;通过计算分析,验证了简化处理方法的合理性和计算模型的可行性。     

振动台试验用层状剪切变形土箱的研制

比较了桩－土－结构去和相互作用试验用到的各种盛土容器的优缺点，在此基础上，研制了用于试验的层状剪切变形土箱装置，并进行了土体自由场地的振动台试验，试验结果表明，所研制的装置非常成功的模拟了土的侧向变形边界条件。     

振动台三维模拟地震试验研究

文章介绍了一幢10层钢筋混凝土结构的1/10比例整体模型的振动台试验。结构原型在1985年墨西哥城大地震中受损。结构动力试验模型按一致相似律设计,考虑了欠人工质量的影响。模型采用细石混凝土和镀锌钢丝精心制作,输入以该地震实际记录为原波的三维地震波,在振动台上重现了原结构的实际震害现象。     

土—桩—结构相互作用体系的振动台模型试验

通过土－桩－结构体系的振动台模型试验,探讨了土－结构相互作用对结构动力特性和结构地震反应的影响,试验结果表明,土－结构相互作用使结构体系的自振频率降低,使体系的阻尼大大增加,土－结构相互作用还使结构顶部的加速度反应和结构底部的应变反应减小。     

强震下砌体结构倒塌过程预测及其合理性分析

为了使用计算机仿真技术对一些因条件限制而不能完成的工作进行试验模拟、灾害预测、结构性能评估等,利用显示动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟某2层带构造柱的砌体结构振动台试验模型倒塌的过程,同时,通过模态和动力时程分析对结构的周期、振型、加速度、应力应变及位移等进行了分析,并和振动台试验结果进行了对比。结果显示,采用合适的材料模型和失效准则,ANSYS/LS-DYNA能很好地模拟倒塌过程,动力时程分析的结果和试验吻合,验证了上述倒塌过程模拟的合理性,体现了数值振动台的作用。     

斜交隧道-土体相互作用体系振动台试验设计

为研究复杂斜交地铁隧道-土体相互作用体系的地震响应规律,系统阐述了交地铁隧道-土体相互作用体系振动台试验中方案设计的关键问题并进行了分析,详细介绍了地震模拟振动台系统、相似比设计原则、模型体系整体布置、传感器布设、试验工况加载方案等试验设备与技术,重点说明了模型土的配制、刚性模型箱的设计及其边界合理性的验证,同时根据远离隧道的中远场测点的加速度响应结果评价配制的模型土的合理性。本次振动台试验可为今后空间交叉地铁隧道-土体相互作用体系的大型振动台试验设计提供借鉴与参考。