土工动力离心模型试验中物理破坏模拟比较及关键问题

针对土工动力离心模型试验中模型与原型在动力响应和动力破坏模拟两个不同层次的相似程度。首先分析总结离心模型试验在动力响应模拟、动力破坏模拟两个方面的研究发展现状;然后分析这两种模拟模型中的相似比尺的实现要求、特点和区别;最后,针对抗滑模型桩和地铁模型,分析推导动力离心模型在动力响应模拟和动力破坏模拟中具体的模型理论比尺关系和关键问题,进一步指出目前土工动力离心模型试验研究存在的一些问题和发展方向。分析结果表明,针对模型与原型的相似比尺关系,动力破坏模拟模型的相似条件远比动力响应模拟模型的相似条件要求更为严格,这也是动力破坏模拟模型能够揭示岩土结构原型破坏的根本原因。     

土工动力离心模型试验在边坡工程中的应用综述

总结了土工动力离心模型试验在边坡的地震响应、动力破坏机理、液化大变形和土与结构物动力相互作用等研究中的应用现状，提出了目前边坡动力模型试验中存在的问题，以及今后的发展方向。     

拱形抗滑桩墙支护结构体系模型试验相似材料研制

根据模型试验相似比尺和桩土间应力协调要求,用机制砂、河砂、水泥、石粉等配置了40组（每组6个）低强度、低弹性模量的圆柱形微混凝土相似材料试件。测试结果表明：微混凝土具有和原型混凝土大致相同的应力应变阶段和破坏模式,可以模拟原型结构的力学行为和变形、破坏特征。砂率和石粉取代率不同时,微混凝土试件的轴压强度和弹性模量在较大范围内变化;砂率较合适时,同一配合比微混凝土6个试件的强度和弹性模量一致性较好。微混凝土可以满足不同比尺模型试验对相似材料力学性质稳定、力学参数可以在较大范围内调整的要求。     

配重不足时的动力试验模型与原型相似关系问题的探讨

本文分析了动力方程法和参数的量纲分析法的关系。指出采用量纲分析法时正确选择基本参数的重要性。文中用两种方法推导了不同配重条件下,模型与原型的动力相似关系,并且提出了在结构进入弹塑性阶段后,应如何根据得出的相似关系来分析原型的动力性能。为解决振动台试验时配重不足条件下,如何根据试验结果正确地推算原型结构的抗震性能提供了一种可靠的定量方法。文中以两个1/4比例八层砌体结构房屋模型的振动台试验结果和足尺模型的动力分析结果验证了本文给出的动力相似关系的正确性。     

桥梁水下桩墩结构振动台模型试验相似律验证

模拟地震振动台模型试验是研究桥梁桩墩结构抗震设计的重要方法。振动台试验结果的有效性取决于模型结构与原型结构的相似程度,不同的试验目的对应的相似关系也有差别。桥梁水下桩墩结构动力模型试验在满足结构自身相似律的同时,也要满足结构周围动水压力的相似,水体的存在限制了试验模型的相似设计。基于目前广泛应用的Buckinghamπ定理,采用量纲分析法和方程分析法,通过对比分析,在合理假设的基础上得出了桥梁混凝土桩墩结构振动台破坏试验模型设计的实用相似关系。最后,以某实际水下桥梁桩墩结构为例,通过计算分析验证了相似关系公式并对产生的误差进行了判断。结果表明:原型结构与模型结构的地震动力响应满足预计的相似关系;推导的相似律能在一定程度上避免模型设计的困难,较适用于实际应用。     

面板堆石坝的动力离心模型试验研究

为研究面板堆石坝的地震响应规律,采用Parkfield波作为地震动输入,在清华大学50g-t土工离心机上进行了动力离心模型试验.试验在50倍重力加速度条件下采用电液伺服离心机振动台系统完成,采用加速度传感器测量了模型不同位置动力响应的加速度时程并且测量了面板的变形.结果表明,地震最大响应发生于坝顶,该处地震动放大系数接...     

地铁隧道-地层动力相互作用模型试验参数设计

以西安地铁2号线为研究原型,根据模型试验相似准则,设计了列车荷载作用下地裂缝-地铁隧道-地层动力相互作用试验模型。根据试验需求及场地条件,确定采用模型试验箱进行试验,模型试验箱考虑了地铁隧道与地裂缝的不同交角,可以分别模拟地铁隧道与地裂缝呈90°正交、60°斜交、30°斜交的情况,同时,试验采用激振器模拟了不同频率的车辆振动荷载。根据相似原理,合理确定了几何参数、地铁隧道及围岩材料参数、动力加载方式及动力试验参数,以期通过模型试验来研究地铁隧道-地裂缝-地层在列车振动荷载作用下的动力响应规律,为列车振动控制措施研究提供参考。     

高土石坝振动台模型试验理论、技术与应用

对土石坝振动台模型试验理论和技术进行系统阐述,提出基于原型和模型坝料静、动力特性试验的模型相似设计方法和不同强度地震动递进输入(白噪声微振-设计地震-校核地震-破坏试验)的振动试验方法。基于1g大型振动台和ng超重力离心机振动台设备性能现状,结合高土石坝的结构特点和动力试验相似模拟要求,对土石坝振动台模型试验的优势及局限进行深入讨论。结合已有的工程实践,对土石坝振动台模型试验在工程中的应用进行总结,并以某实际高面板堆石坝为例研究面板坝生命周期内经历多次地震情况下结构动力特性的演化规律。     

大型振动台试验土质边坡模型材料相似性及评价

大型振动台模型试验是边坡动力响应和破坏模式研究的重要手段,其中相似材料的选择是决定试验能否成功的关键。以黄土地区2类典型边坡为研究对象,在对滑坡体原状土样开展室内土动力学测试的基础上,提出6种相似比条件下振动台模型试验相似材料的配比方法;对2种相似比条件下相似材料的参数进行量纲分析,依据相似判据、相似准则的约束,以模糊数学理论进行优化,并提出大型土质边坡振动台试验的材料相似性评价体系。     

人工质量在砖混结构振动台试验中的作用

通过组合墙片的拟静力试验和模型房屋的振动台试验，分析研究了人工质量模拟对砖混结构振动台试验的作用和影响。研究表明，重力对结构的弯曲刚度有较大影响，但不影响结构的剪切刚度。在主拉应力破坏的条件下，结构的破坏荷载随重力的增加而增大。提出了不完全模拟的人工质量模型应满足的相似条件及如何根据模型试验结果估计原型结构的抗震能力。     

仿真混凝土材料动态拉伸试验研究

通过直接拉伸试验和劈拉试验研究仿真混凝土材料动态受拉特性,为混凝土坝动力模型试验提供相关材料参数,研究其与原型混凝土材料的匹配问题。在应变速率10-5/s至10-1.08/s范围内对试件进行拉伸试验研究,给出拉伸曲线方程,并分别对仿真材料的强度、峰值应力处应变、弹性模量给出考虑率相关的经验公式,分析泊松比、吸能能力、破坏形态与应变速率的关系。通过与混凝土动态拉伸特性以及破坏形态对比,得出结论:仿真混凝土材料适合模型动力试验;其动态拉伸特性和混凝土材料表现出一定的相似性,但极限拉伸强度和吸能能力等方面率相关性更明显,在进行模型与原型的相似关系设计以及高坝模型动力破坏试验分析时,需充分考虑仿真材料的率相关特性以得到合理的高坝模型试验结论。     

自由场地基液化大型振动台模型试验研究

目前，大型振动台模型试验是研究液化场地的地基动力特性及土-结动力相互作用的一种有效手段。以1976年唐山地震中倒塌的胜利桥的地基为原型，开展1：lO模型的自由场地基液化的大型振动台模型试验研究，再现了自然地震触发地基砂土液化的各种主要宏观震害现象，尤其是模型地基的试验破坏与其原型的实际震害情况比较吻合。主要介绍有关此次大型振动台模型试验的相似设计、操作技术及试验结果等方面的若干关键科学问题。     

不同比例钢-混凝土混合结构高层建筑动力相似关系试验研究

模型试验的动力相似理论是结构抗震试验技术中的一个基础性研究课题。本文设计实现了1/10、1/20和1/30三个不同比例的钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台模型试验。通过对三个模型试验结果的对比研究,对钢-混凝土混合结构高层建筑的动力相似关系进行了初步探讨。试验结果表明,按照本文的动力模型的设计施工及试验要求进行的不同比例钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台试验,在自振频率、振型、加速度放大系数、楼层最大位移、楼层剪力等动力特性和动力反应方面具有较好的相似性。试验结果一方面说明对这三个模型采用的动力相似关系和制作方法是合理的,另一方面也说明了对钢-混凝土混合结构房屋采用较小的1/30比例进行振动台试验是可行的。     

大型火力发电厂框排架混合结构主厂房动力特性试验与分析

选取1 000MW大型火力发电厂新型混合结构主厂房体系的三跨三榀进行缩尺比为1/7的空间模型试验研究.采用锤击法测试模型结构的动力特性,得到其自振频率和振型,并根据相似关系换算到原型结构.使用SAP2000软件建立混合结构主厂房模型和原型结构的有限元模型,进行模态分析,得到模型和原型结构的频率和振型,并与试验结果进行对比分析.可为大型火力发电厂新型混合结构主厂房体系的抗震性能研究提供依据.     

爆炸荷载下隧道口动力离心模型试验研究

城市生命线工程如地铁隧道已经成为恐怖袭击的目标,抗爆防爆问题成为热点研究问题之一。文中采用清华大学50g-t土工离心机进行了爆炸离心模型试验,研究了隧道口区域在爆炸荷载作用下土体-结构物系统的动力响应规律。通过测量和分析土体位移得到了弹坑塑性区的界限,分析结构的应变响应,得出塑性区与结构的相对位置是影响结构响应的主要因素之一。     

大型振动离心机试验辅助系统分析

动力离心模型试验的优越性和研究的不断深入,推动了大型振动离心机的建设和发展。试验辅助系统是大型振动离心机建设的重要组成部分,与模型制作、试验数据采集和试验过程图像获取密切相关,健全试验辅助系统是动力离心模型试验成功的保障条件。文中介绍了大型振动离心机试验辅助系统的组成和功能,根据大型振动离心机和动力离心模型试验特点,分析了试验数据采集系统、摄影摄像观测系统、模型箱和制样设备的基本设计要求,指出了其关键技术和设计要点,并提出了一些具体设想和设计建议,结果可为国内大型振动离心机试验辅助系统设计提供参考和指导。     

基于冰激桥墩结构振动的一种改进的动冰力模型试验相似律研究

针对目前冰力学中的热点问题-冰激结构振动中的动冰力模型试验相似律,根据强迫振动理论,推导了理想化的动冰力模型试验相似律。进一步为便于工程应用,提出两个合理的假设,推导出一种修正的动冰力模型试验相似律,并对其进行了理论验证,结果表明:频率、位移、速度等相似比尺的试验值与理论值误差很小;加速度时程波形吻合得很好,无漏峰、错峰现象;原模型的阻尼比不相等时,会对相似比尺有一定的影响,但当阻尼比比较接近时,产生的误差很小,因此仍可时应用该相似律。研究成果可为寒冷区域冰激结构振动研究提供理论参考,具有一定的应用价值。     

振动台试验模型地基土的设计与试验研究

本文在动力相似关系的分析基础之上,设计了一种以锯末为主要成分,用于地基-基础-上部结构动力相互作用振动台试验的模型土。用循环单剪仪对原型土和设计的模型土分别进行了试验,得出了2者的动剪切模量比Gd/Gdm ax和阻尼比λ随动剪应变γd变化的关系曲线,对两种土的动力特性进行了相似对比。试验结果表明,设计的模型土与原型土的动力特性具有较好的相似性。采用等效线性本构模型,给出了原型土和模型土的动力特性参数。对采用本文所设计的模型土进行振动台试验的动力相似问题进行了初步讨论。     

结构-地基相互作用体系的动力相似关系研究

模型试验的动力相似理论是结构试验技术中的一个重要的基础性研究课题。本文设计实现了缩比为1／20和1／10的结构－地基相互作用体系的振动台模型试验，通过对两个模型的试验结果的对比研究。对结构－地基相互作用体系的动力相似关系进行了初步探讨。按照本文的动力模型的设计施工及试验原则进行的模型体系的振动台试验，在结构－地基动力相互作用体系的主要特征和规律方面有较好的相似性。在激励较小阶段和激励较大阶段，两个缩尺模型在动力特性、加速度反应时程以及上部结构的应变反应等方面具有较好的相似关系；但在试验的中间阶段，两者存在明显的差异，影响两个缩尺模型在试验中间阶段的相似性的主要原因是土体在模拟地震激励下的非线性发展程度的差异。     

结构动力模型试验相似理论及其验证

通过几何比尺为2的两个有机玻璃模型的结构动力试验，验证了结构动力模型试验的弹性相似律和弹性力一重力相似律。得到了以下结论：(1)大小模型频率符合相似律，一阶频率误差为2．7％、4．1％，二阶频率误差为O、6．05％。弹性相似律比弹性力一重力相似律更适合于频率预测的试验。(2)大小模型的加速度、应变符合相似律，弹性相似律的加速度误差为-1．55％～8．75％，应变误差为O．377％～7．297％。弹性力-重力相似律的加速度误差为3．07％～4．158％，应变误差为6．849％～12．959％。(3)不同相似律大小模型的时问比尺吻合很好。加速度与应变时程曲线的波形一致，既无漏峰也无错峰。