基于峰值法的巨型框架结构试验模态分析

基于一55层巨型框架结构振动台试验模型,给出了相似关系、模型周期、试验测点布置及试验加载制度,利用试验采集的数据,应用峰值法得到不同水准地震作用下试验模型的自振频率和振型.分析结果表明,随着地震动峰值的提高,结构自振频率明显下降,刚度降低,结构处于塑性工作状态;在弹性阶段的1阶振型呈弯剪型,在塑性阶段结构变形剪切型特征愈发明显.     

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.     

土-筏基钢框架结构动力相互作用试验研究

为了解土-结构动力相互作用,分别在土槽和刚性地基上进行大比例筏板基础-钢框架顶层低频激振,通过改变上部结构刚度而进行了4个工况的试验对比,对采集的信号进行频谱分析和时域分析,得到不同工况下刚框架频率和动力反应,发现土体对结构频率与动力反应的关系呈现出一定的规律,这种规律主要是由上部结构的刚度变化引起的.土槽中的结构比刚性地基结构自振频率有所折减,随着上部结构刚度的增加土槽中的结构自振频率折减增多,试验最大值可达21.63%.结构各层柱的最大剪力、各楼层加速度峰值及位移峰值有明显的变化规律,加速度折减可达30%以上.     

轨道-路基体系一致动力相似设计方法与动力试验

在室内动力试验中,为考虑缩尺模型轨道和路基结构的动力效应以及二者的相互作用,提出了轨道-路基体系一致动力相似设计方法:即在对轨道结构进行动力相似设计的同时,保持轨道-路基模型的加速度相似比为1,再通过轨道和路基遵循相同的长度相似比、控制路基模型剪切波速相似来进行路基结构动力设计.采用该方法进行了缩尺比为1/4的轨道-路基模型结构的相似设计,开展了不同激振频率工况下模型体系的动力试验,测试并分析了路基模型不同位置处的加速度反应等,确定了试验模型体系一阶固有频率.结果表明:加速度在向下传递过程中存在时间尺度上的滞后效应;同一激振频率下,路基不同结构层处加速度频谱分析的特征频率一致.     

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.     

高墩大跨连续刚构桥静动载试验

目的评价高墩大跨连续刚构桥在试验荷载作用下的承载能力与工作性能,为此类桥型的设计施工和运营养护提供参考.方法以云南省沾益至会泽高速公路牛栏江大桥为工程背景,荷载试验包括静载试验、动载试验,分别测试静载工况下各控制截面的应力状态和整体挠度,动载工况下桥梁的动态响应和振动模态参数.结果截面各测点的实测应力值、挠度值均小于理论计算值,桥梁的实际状况要好于理论情况.部分截面均出现了残余变形,相对残余变形小于20%.桥梁在无障碍行车工况下冲击系数在0.10～0.14;有障碍行车工况下冲击系数在0.20～0.29,说明桥面不平整时冲击效应较为明显.竖向一阶振动频率大于横向一阶振动频率,说明该桥竖向刚度强于横向刚度;同时该桥自振频率试验值均大于计算值.结论桥梁结构的整体刚度满足《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/T J21-01—2015)的规定.桥梁结构承载力及变形满足公路一级设计荷载正常使用要求.     

再生混凝土框架结构模型振动台试验

介绍了再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土框架模型的振动台试验.对框架模型的自振频率、结构等效刚度、结构阻尼比、结构振型、加速度反应、位移反应进行了研究.分析表明,随着地震强度的增加,结构出现一定程度的破坏后,模型抗侧移刚度退化、自振频率随之下降、结构的阻尼比逐渐增大、加速度放大系数呈逐渐降低的趋势;采用层间变形作为评估指标,对再生混凝土框架的抗震能力进行了评估.经过多次地震试验后,尽管再生混凝土框架的破坏较为严重,但在1.170g地震试验后仍然没有倒塌,表明再生混凝土框架结构具有良好的抗震能力.     

首都机场四机位机库的动力特性测试及理论分析

为了研究首都机场四机位维修机库 ,利用脉动法对该结构进行了动力特性测试 .利用谱分析技术对所采集的数据进行了分析 ,得出了该结构的自振频率和模态 .根据实际结构 ,在软件SAP2 0 0 0N的基础上建立了三维有限元模型 ,采用特征向量法 ,得到了该结构的各阶自振频率和模态的理论值 .试验结果与理论计算结果对比表明 ,结构第 1周期相差不到 8% ,模态相似 .     

土-箱形基础-结构动力相互作用的模态试验分析

进行了野外大比例(1：2)土-箱形基础-框架结构动力相互作用模型的试验研究．在假定环境激励是有限带宽白噪声的前提下,用NEXT法测试并分析了该7层框架结构模型脉动响应信号及其动力特性．借助在Matlab环境下编制的程序计算各点响应的功率谱,得到了模型前5阶自振频率．通过现场实测值与底部固结假定下结构三维有限元计算理论值的比较发现,考虑土-结构动力相互作用(SSI)时的自振频率比不考虑土-结构动力相互作用时结柏第一阶自振频率最大降低8．5％．     

有限元建模对结构自振频率计算的影响

以室外大比例框架结构(1∶2)模型自振频率测试结果为基础,采用Nastran程序分5种有限元模型4种工况计算了结构的自振频率,工况中包括了单元类型、单元位置偏置、地基条件和结构配筋等因素的影响.计算表明,考虑土结构相互作用(SSI)的计算结果比考虑刚性地基的结果低;较为准确的有限元计算模型应采用实体单元,并考虑配筋及上下部共同作用;在小震情况下,采用现行框架结构设计方法建模计算偏于不安全,这与通常的设计结论不一致.     

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。     

特高压格构式输电塔线体系振动台试验设计

特高压输电塔线体系具有跨越档距大、塔体高的特点,进行地震模拟振动台试验测试时,现有结构试验方法难以完成.本文以特高压交流单回路输电线路工程为背景,设计制作了三塔两线体系缩尺模型,文中详细阐述了振动台试验的模型设计工作,其中包括试验材料的选取、动力相似关系的确定、模型的制作以及试验方案设计等方面.针对由强几何非线性的导、地线与弹性输电铁塔这两种不同形式的结构所组成的耦联体系提出了动力参数分离式模型设计方法,解决了塔线体系按统一比例无法满足振动台台面尺寸要求的问题.理论分析和实测对比验证了该模型较好地满足了振动台试验要求,该方法使得通过振动台试验研究特高压输电塔线体系的地震反应得以实现.     

埋地管线-土轴向动力相互作用等效弹簧系数取值

通过解析法和振动台试验数据对埋地管线管-土轴向动力相互作用等效弹簧系数取值进行研究.从一维柱面SH波波动方程出发,重新阐释Matsubara和Hoshiya推导的管-土轴向动力相互作用等效弹簧系数解析表达式,并对主要影响参数进行分析;利用埋地管线振动台试验结果对小震时(0.1g)管-土轴向动力相互作用进行分析,给出等效弹簧系数,并与解析解进行对比.分析结果表明,对于本试验条件,采用解析法计算的等效弹簧系数和试验分析结果较为接近,相对偏差约为7.4%,在一定程度上验证了解析方法的合理性,并根据工程需要,给出管和土未发生相对大位移时的等效弹簧系数取值范围:0.6G～2.0G(G为土体剪切模量).     

基于正交设计的土质相似材料配比试验研究

以黏土、重晶石粉、粉细砂和膨润土为原材料,配制振动台模型试验中的土质相似材料,并基于正交设计方法,通过直接剪切与压缩试验,对影响土质相似材料物理力学参数的各配比因素进行敏感性分析.结果表明,不同配比相似材料的参数取值范围较广,能够满足大部分模型试验对土质相似材料的要求.研究成果可为类似模型试验土质相似材料的配比选取提供参考.     

机械式超低频振动台设计与振动特性研究

为获得一种结构简单、运行稳定且成本低的超低频振动装置,采用机械运动机构中常见的曲柄连杆机构设计了一种机械式超低频振动台,对其结构设计和振动特性进行了详细的说明和理论分析。采用激光多普勒测振仪对实际振动台装置的振动特性进行了测试和验证。结果表明:振动台的实际振动特性符合理论计算结果,振动加速度幅值与振动频率的平方成线性关系且存在二倍频分量。但在工程应用中,本振动台装置可通过调节相关参数如连杆比来降低二倍频的影响程度,进而认为其能够提供3 Hz以内的振动激励源,最终通过典型应用实例验证了机械式超低频振动台的实用性。     

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。     

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.     

海泥海砂混合料最大干密度确定方法研究

海泥海砂混合料能否作为海堤填料,很大程度上取决于混合料的最大干密度。因此,如何准确确定最大干密度就显得至关重要。通过轻型击实试验、相对密实度试验、振动台试验等室内试验对海砂海泥混合料最大干密度确定方法进行比较分析研究,得出以下结论:当海泥含量比较多时,击实法得到的干密度大于振动台法,这主要是由于击实试验采用的为干法;在粉碎过筛的过程中,土体结构遭到破坏,土体中的含水率明显变小;而振动台法则直接采用原样土进行试验,更符合现场施工情况。从不同比例掺合料的含水率来看,当海砂海泥比例小于1.5∶1时,此时的掺合料处于饱和状态,采用振动台法更加适合;当海砂海泥比例大于1.5∶1时,混合料含水率小于饱和含水率,相对密实度法得到的结果较振动台法更加准确,此时应采用相对密实度法确定最大干密度。     

基于MATLAB的地震模拟振动台试验的数据处理

针对地震模拟振动台试验中数据处理量大、繁琐的现状,提出采用MATLAB编程的方法处理。通过对数据进行峰值调整、趋势项消除、滤波等预处理,采用频域微积分的方法进行加速度、速度和位移的转换,并通过编程实现结构动力特性的提取。经实际使用,上述方法高效、简便,数据处理精度高,可供振动台试验时使用。     

不同地震波输入机制下的结构振动台模型试验

设计了一个10层框架结构,直接置于振动台上进行模型试验.讨论不同输入机制对结构地震反应的影响.在进行了土层自由场、土结构相互作用体系的振动台试验的基础上,选择三种试验记录作为该模型结构振动台试验的台面输入,分别为先期试验中的振动台输入、自由场试验中的地表记录、土结构相互作用体系试验中模型结构基础上测得的记录.把试验结果与土结构相互作用体系的试验结果作对比,讨论不同输入模式的合理性.试验结果表明:不考虑土层因素,直接将基岩波作为输入,与实际误差最大,将自由场的反应作为输入时误差有所减小,而将土-结构体系基础上的反应作为输入时结构反应与实际情况更为接近,但有时会低估结构的反应.