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。     

某高层建筑结构模型振动台试验研究及有限元分析

本文对于复杂体型高层建筑结构在地震作用下的动力特性与反应,从模型振动台试验和有限元计算两方面进行了研究。对一个１：５０比例的高层建筑模进行了振动台模型地震试验,根据试验结果。通过相似关系得到原型结构在地震作用下的动力特性与反应。     

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。     

大跨越输电塔-线耦联体系振动台试验模型设计研究

以某220V大跨越输电线路为背景,研究了大跨越输电塔-线耦联体系振动台试验模型设计。根据相似理论对输电塔模型设计,运用刚度等效原则确定各构件截面尺寸,通过有限元模型计算和试验模型白噪声扫频,得到输电塔的基频计算值与试验值。根据导(地)线动力特性和质量相似关系,对导(地)线进行二次缩尺,确定了导(地)线弧垂和线密度,对比分析了原型的频率和试验模型的频率。采用完全质量配重方法对大跨越塔-线体系缩尺模型进行配重,以期获取结构弹塑性响应结果。该缩尺模型设计理论可为大跨越输电塔-线体系结构振动台试验设计提供参考和依据。     

随机地震动作用下的结构振动控制试验设计

研究了随机地震动作用下基于MR阻尼器的结构振动控制振动台试验设计的若干问题。首先,由原型结构按动力相似关系进行了模型结构的设计,基于ANSYS模态分析的结果识别出了其结构参数;其次,基于物理随机地震动模型生成了试验地震动样本,根据试验要求调整了各地震动样本的加速度峰值;然后,基于MATLAB对试验模型进行了随机地震动作用下无控与主动控制数值仿真分析;最后,结合ANSYS弹塑性动力时程分析,研究了试验模型的动力稳定性。介绍的振动控制试验设计方法可供进行类似试验设计的研究人员参考。     

某1.5MW风电塔振动台缩尺模型设计

风电塔是一种顶部有较大偏心质量的高耸薄壁悬臂结构,以某1.5MW水平轴三叶片风电塔为研究对象,重点关注风电塔振动台试验缩尺模型设计。根据量纲分析理论和相似条件,基于模型质量分布和刚度分布等效原则,设计模型塔筒截面及附加质量,保证模型与原型结构自振频率和振型相似。通过对比分析模型动力特性测试结果与原型实测结果,验证了该模型设计方法的合理性,可为同类型风电塔振动台试验设计提供参考与依据。针对该柔性对称高塔模型在动力特性测试中出现的正交耦合振动及拍振现象也进行了详细阐述。     

基础隔震结构小比例模型动力相似设计方法研究

基础隔震结构模型动力相似设计是模拟地震振动台试验研究的关键技术之一。对基础隔震结构的模型动力相似机理进行研究,并提出相应的结构层面的相似设计方法,聚焦于隔震层的恢复力特性,侧重于保证整体结构在不同水准地震作用下的全过程相似。根据提出的模型相似设计方法,对某3层砌体结构进行1/4的模型设计并对模型结构进行模拟地震振动台试验。试验结果表明,模型结构与原型结构自振频率、加速度反应吻合度较好,实现了较好的相似度。     

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。     

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。     

立面开大洞复杂高层结构的整体抗震性能评价

本文针对某平面不规则、立面开大洞、带高位转换层的超限复杂高层结构,首先建立了整体模型结构的非线性计算模型,根据振动台试验结果选择了材料非线性参数,进行了弹塑性时程分析,并对模型结构及参数进行了验证。用验证过的模型和参数对原型结构进行了弹塑性时程分析,并对该结构作出整体抗震性能评价。通过本文分析表明,按照试验微粒混凝土材性试验数据,考虑附加质量建立的计算模型,能较好地捕捉到整体结构初始时的频率、振型等动力特性;选择现有的软件确定构件的本构关系,将其输入通用程序进行弹塑性时程分析,能够获得结构的非线性动力反应;通过模型乃至原型结构的弹塑性时程分析,可以对该立面开大洞复杂结构整体抗震性能作出合理评价。     

混合结构体系高层建筑模拟地震振动台试验研究

随着现代建筑高度的不断增加,混合结构体系在超高层建筑中逐步广泛应用,因此对该结构体系在地震作用下的破坏机理和抗震性能展开深入的研究是一项有意义的工作。本文对一混合结构体系复杂超高层建筑进行1／35的模型模拟地震振动台试验,分析模型结构的动力特性和不同烈度地震作用下加速度、位移和应变反应,然后根据相似关系推算出原型结构的动力特性和反应,研究其在各水准地震作用下的破坏机理和破坏形式,最后对原型结构设计提出若干建议。     

立面收进超限高层建筑结构振动台模型试验研究

本文介绍了嘉里静安综合发展项目(南区)南塔楼的结构体系、整体结构模拟地震振动台试验模型材料的选取、动力相似关系的确定以及模型的简化设计。通过分析模型结构在7度多遇地震、基本烈度、罕遇地震和8度罕遇地震阶段的动力特性、加速度及位移反应,根据相似关系得到原型结构的动力特性、层间位移、楼层剪力等动力反应。研究表明,原型结构能够满足我国现行规范"小震不坏、大震不倒"的抗震设防标准。在特大地震作用下,结构立面收进处和斜柱层存在薄弱部位。     

小比例尺地下结构振动台试验模型土的设计与试验研究

基于结构与地基土相似设计相匹配的原则,通过采用卓越周期相似关系来简化锯末混合模型土,进行小比例地下结构振动台模型试验研究。通过对不同配比的锯末混合土进行共振柱试验,在采用等效线性本构模型分析原型土和混合模型土的特性参数(Gmax和G/Gmax-γ)的基础上,进一步确定了混合模型土配合比。对采用本文方法设计的自由场地模型土进行了一致地震激励下的振动台试验。试验结果表明:简化设计模型土满足了小比例地下结构振动台试验主要相似关系,取得了良好的试验效果,为以后进行土-地下结构相互作用的振动台试验奠定了坚实的基础,并且可以为类似试验提供借鉴。     

基于ABAQUS高层剪力墙结构的有限元建模及其振动台试验验证

采用ABAQUS建立12层剪力墙结构的有限元模型,利用该结构1/5缩尺模型振动台试验时预留试块的材性试验结果及相似关系,确定相应原型结构材料的性能参数,将试验参数和我国混凝土结构设计规范给出的混凝土单轴受拉/压应力-应变关系曲线相结合,确定ABAQUS模型中混凝土损伤塑性模型所需的应力-应变参数;将试验参数和张劲公式法相结合,确定ABAQUS模型中混凝土损伤塑性模型所需的损伤因子参数。对比有限元分析结果和振动台试验结果,验证参数设置的有效性。ABAQUS有限元分析和振动台试验所得原型结构前三阶振型和自振周期相差很小,说明ABAQUS模型和参数设置能够反映并用于计算实际结构的弹性响应。ABAQUS有限元分析得到的结构损伤情况与试验模型的损伤情况基本一致;结构的顶点加速度曲线和滞回曲线等响应的有限元分析结果与试验结果在多遇地震作用下基本吻合,但由于振动台试验累积损伤的影响,两者的差异随着地震波幅值的增大而逐渐增大;ABAQUS有限元分析得到的位移包络曲线与剪力墙结构弯曲变形的特点相符。以上弹塑性分析结果进一步表明了ABAQUS模型和参数设置能够很好地模拟结构在地震作用下的响应。     

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。     

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。     

混凝土框架-钢柱阀厅结构振动台试验研究

本文对混凝土框架-钢柱换流站阀厅结构进行了地震模拟振动台试验.根据原型结构特点及试验室现有条件设计和制作了1/8满配重模型缩尺模型,选定了三种适用于不同场地类别的地震动进行逐级加载,在每级地震动加载前后,均对结构进行了白噪声输入.研究了阀厅结构地震响应(包括加速度放大系数、索的动拉力等)、结构固有频率变化、结构阻尼比和...     

高层钢框架-混凝土核心筒混合结构振动台试验研究

为了研究高层钢框架-混凝土核心筒混合结构的整体抗震性能,本文设计了一个典型的比例为1/15的20层钢框架-混凝土核心筒混合结构的缩尺模型,在同济大学土木工程防灾国家重点实验室实施了模拟地震振动台试验。本文重点介绍试验中模型结构在各级水准地震作用下的动力特性、加速度和位移反应,描述了模型结构的破坏位置及过程,并根据相似理论得到了原型结构的地震反应。试验研究表明:原型结构基本能够满足我国现行规范"小震不坏、大震不倒"的抗震设防标准;核心筒发挥了主要抗侧力作用;结构在大震作用下有较好的延性;钢框架与核心筒的连接节点在结构设计时应给予重视。     

土-结构动力相互作用的振动台试验研究综述

本文从土-结构动力相互作用振动台试验过程中所涉及的结构模型动力相似设计、模型土体的模拟及土体边界条件的模拟三个方面,回顾了近几年来土-结构动力相互作用振动台试验研究的发展历程与现状,重点描述了试验过程中为了更好地反映震动条件下土与结构动力相互作用的机理,学者们所采取的办法和措施。并在此基础上,介绍了一种新的研究土-结构动力相互作用的振动台试验技术。最后,总结了传统的土箱-振动台试验存在的不足,并与这种新的试验技术进行了对比,提出了对于这种新的试验方法仍需要进一步研究和解决的问题。