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。     

安全壳模型的振动台地震模拟试验

为了验证安全地震反应计算方法的可靠性，作者对几何尺寸缩比１／１５的安全壳模型进行了振动台地震模拟试验研究，在试验过程中，模型多次出现振荡现象，作者对此现象作了分析，并在数据处理方法上做了技术处理，研究结果表明：实测与理论计算结果非常一致，表明所用的计算方法是可靠的同时也证明了作才对振荡现象采取的处理方法是可行、有效的。     

地震模拟振动台三台阵反力基础动力特性试验

简要概括地震模拟振动台反力基础的研究现状,通过输入扫频波和间断正弦波对福州大学地震模拟振动台三台阵系统反力基础进行动力特性试验研究,分析该台阵反力基础的振动反应及其对试验大厅和周围环境的影响.试验结果表明,反力基础的振动反应具有多峰值现象,该台阵系统引起的基础振动反应幅值较小,同时,具有隔振沟的群桩基础振动台可以有效减小振动对周围建筑的影响.该台阵基础可为地震模拟振动台阵反力基础的设计施工提供参考与借鉴.     

超大型钢筋混凝土冷却塔模型地震模拟振动台试验研究

研究原型结构为即将要在抗震设防烈度8度区建设的高度为220 m的1 000 MW级热力发电厂超大型间接空气冷却塔,设计并实现了缩尺比为1∶30模型的地震模拟振动台试验.试验工况涵盖I～IV类场地条件下,冷却塔模型分别在7度、8度设防多遇地震、偶遇地震和罕遇地震对应的72组三向地震动激励,观察检验模型结构在不同场地条件不同地震动激励水平下的反应性态.同时,在每个级别的地震模拟试验工况前后,进行模型振动模态特性试验,实时监控模型结构在经历每个阶段地震动工况后的振动特性变化情况.试验结果表明,该冷却塔结构基本能够满足7度、8度设防条件下的抗震要求,但冷却塔下部的X型支腿两端与其喉部以上的壳体属于抗震薄弱部位,受较为密集的多个相邻高阶振型耦合振动影响,上部壳体厚度最薄处出现较为严重的环向破坏.     

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.     

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.     

基于后随机非线性动态粒子群算法的地震模拟振动台参数优化设计

地震模拟振动台系统控制参数的质量影响着台面波形复现精度,进而影响试验效果。为实现对系统控制参数的高效校调与智能化寻优,提高系统对台面的控制效果,在标准粒子群算法的基础上提出了一种基于后随机非线性动态粒子群算法的三参量控制参数寻优方法,用于地震模拟振动台系统控制参数的优化整定。仿真结果表明,改进算法寻优参数控制下复现波形的相关系数比理论参数控制时提高了25%以上;与试验反馈数据波形仿真结果相比,寻优参数控制下的系统仿真波形相关度均提升至0.95以上,绝对峰值误差降至10%以内;对比结果证明了改进算法可行有效,优化参数控制下系统对不同输入波形具有更好的适应性,系统受控效果良好。     

110 kV电容器组地震模拟振动台试验

本项研究在模拟地震振动试验台上对一台特高压变电站内的实际110 kV电容器组设备进行测试.通过白噪声激励,明确该实际设备的动力特性;通过标准时程波激励,测定地震作用下该设备关键部位的加速度、应变、位移等参数,测定电容器组设备的地震响应规律.测试结果显示,电容器组设备2个水平方向的1阶频率分别为2.27 Hz和2.31 Hz,因此具有较高的地震易损性;在输入峰值加速度为0.4g的标准时程波时,电容器组根部绝缘子的最大应力为40.80 MPa,小于材料破坏应力.试验表明,电容器组各层结构均存在地震加速度放大效应;在地震作用下,设备的支柱绝缘子为地震中的易损部位,对此可通过提高瓷强度和连接刚度等方式提高绝缘子的抗震能力.     

两向三自由度弹簧式地震模拟振动台试验技术及常见问题解决

详细介绍了成都理工大学自行研制的两向三自由度弹簧式地震模拟振动台的机械、液压、电气系统的构成、工作原理、技术指标、使用说明,以及使用过程中常见故障和问题的排除操作程序,研究结果为该系统的正常工作和试验的顺利进行提供了技术保障。研究结果表明该振动台以结构简单、容易操作、造价较低、维修简单、同一模型可进行多次振动试验,尤其对于地质体或结构破坏启动机制的模拟,波形仿真度高等特点,成为地质体或结构在地震荷载作用下破坏研究的重要试验平台。     

位势负载的电气模拟分析

对位势负载进行电气模拟分析，能方便有效地测试传动系统在各种运行状态和不同转速下的静、动态特性，本文主要阐述的是对系统中电气传动系统的各种工作状态进行运行试验并给出分析结论。     

桩-土-结构体系动力相互作用的试验研究

采用挤扩支盘桩-土-结构体系进行振动台模型试验,以了解在地震动激励下该体系的抗震性能以及支盘桩对结构体系的抗拉、抗压及抗扭曲的作用．在试验的基础上,对该体系的基频、阻尼比、振型、最大位移、结构顶层加速度反应以及破坏特征进行了计算和分析．结果表明,相互作用体系对结构动力特性和结构地震反应均有较大的影响,结构的破坏形式与基础形式、土层性质等因素有关,支盘桩对地震的阻抗性能有了初步的显示．     

高层建筑悬挂式电缆桥架模拟地震振动台试验

电缆桥架是高层建筑中的一类典型的非结构构件。为研究其抗震性能,采用足尺模型进行了2组模拟地震振动台试验。第1组试验针对配置了3种不同类型抗震支架的电缆桥架;第2组试验针对一个带有水平弯通与竖向弯通的L形立体电缆桥架。输入了多组地震动,对悬挂在钢结构平台上的电缆桥架进行了试验,分析了电缆桥架的损伤与破坏情况、动力特性、位移反应和加速度反应。试验结果表明,悬挂式电缆桥架的地震损伤主要集中在电缆托盘主次梁连接节点上,该节点失效导致次梁掉落。安装不同类型抗震支架的电缆桥架位移响应和损伤情况差异较为明显,而加速度响应差异较小。拉杆式抗震支架的抗震性能优于型钢式抗震支架,抗震强化式支架的抗震性能最强。相比于直线段桥架,弯通段桥架的地震损伤较小。增加抗震支架横向刚度和提高抗震支架附近桥架主次梁节点的强度有助于改善桥架的抗震性能。     

加筋土柔性桥台复合结构抗震性能试验

通过一组土工合成材料加筋土柔性桥台复合结构(GRS-IBS)全桥模型的振动台试验,研究该结构的抗震性能.研究结果表明:GRS-IBS结构具有良好的抗震性能,在峰值加速度约为0.8g的Kobe地震波作用下,结构保持整体稳定,仅发生面层外倾、桥头差异沉降等微小的变形;在保持筋材极限强度与加筋间距比值相同的前提下,减小加筋间距有助于提高GRS桥台复合结构的抗震性能.     

相邻模型结构MR阻尼器半主动控制振动台试验

利用振动台对磁流变(MR)阻尼器连接的相邻模型结构的地震响应进行了研究.为了验证基于MR阻尼器控制系统的控制效果,振动台试验中对3种地震激励下的相邻模型结构采用了2种被动控制策略和3种半主动控制策略.试验中,最大电流被动控制策略和3种半主动控制策略使相邻模型结构各层的地震响应皆有明显降低;半主动控制策略皆采用了加速度反馈的方法以减少试验中所用传感器的数量.试验结果表明:MR阻尼器是有效的半主动控制装置,在被动和半主动控制系统中有稳定的控制效果;基于加速度反馈的控制方法适用于具有闭环增益矩阵的控制算法,可以减少控制系统的硬件投入以及增加半主动控制系统在实际工程应用中的可行性.     

粘滞阻尼墙模型的振动台实验方法

粘滞阻尼墙是一种速度相关型的阻尼器,依靠粘滞材料的剪切变形来耗能.对粘滞阻尼器进行实验加载的传统方法是采用高速作动器,对实验设备要求比较高.为了降低实验成本,利用更普及的实验设备——振动台对粘滞阻尼墙模型进行加载,提出了一种新的实验方法:实验模型中完全由粘滞阻尼墙承担水平力,没有设置其它的抗侧构件;水平力由与粘滞阻尼墙内部钢板相连的配重的惯性效应产生;配重的自重通过承重构件传递到滑轮上.同时提出了高精度的数据拟合和分析方法,可以通过计算间接得到粘滞阻尼墙的滞回曲线.设计、制作了一个小比例实验模型,通过振动台加载,取得了很好实验效果,证明了所提实验方法的正确性.最后通过理论推导,针对利用振动台加载的实验设计提出了建议方法.     

深圳罗湖商务大厦模型振动台对比试验

深圳罗湖商务大厦结构由密柱框架-筒体结构体系改为稀柱框架-筒体结构体系.为比较结构的抗震性能,对设计修改前后的结构进行了整体模型模拟地震振动台试验.首先介绍了振动台试验的过程及现象并分析了结构的破坏模式,然后对比分析了结构的动力特性和加速度及位移反应.研究表明在7度罕遇烈度地震动作用下,在等效刚度下降幅度、结构主体部分(钢筋混凝土部分)最大加速度反应、结构顶点位移反应等方面,设计修改后的结构均小于设计修改前的结构.     

桩基础上结构TMD控制的振动台模型试验研究

完成了土－桩－结构－TMD相互作用体系的振台模型试验,首次通过振动台模型试验研究了土－桩－结构相互作用对TMD振动控制的影响,试验结果表明：当TMD装置的自振频率和相互作用体系频率一致时,TMD控制效率最佳,但此时其控制效率仍远不及风性基础上,TMD控制效率高,表明土－结构相互作用效应使TMD装置的减振效率大大降低,在一些情况下TMD装置甚至对结构起到负面作用。     

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。     

预制再生混凝土框架模型模拟地震振动台试验

选用不同地震波,通过模拟地震振动台对首例1/4缩尺再生粗骨料取代率为100%的预制再生混凝土框架模型进行了3种地震波输入试验.通过白噪声扫描得到了该模型结构的自振频率、结构振型、阻尼比等动力特性,研究了加速度、楼层剪力、位移动力反应,记录了结构在试验中的开裂等现象.试验分析表明,随着地震动峰值强度的增加,模型呈现自振频率下降、阻尼比增大、加速度放大系数逐渐降低、楼层剪力逐渐增大的趋势;在弹塑性阶段后期,后浇节点刚度退化迅速,层间位移明显增大.采用层间位移作为评估标准,对预制再生混凝土框架的抗震能力进行了评价,表明预制再生混凝土框架抗震性能良好,但应采取必要措施加强梁柱节点的耗能能力.