大型振动离心机设备设计关键技术研究

大型振动离心机作为代表岩土地震工程最高试验技术水平的新型尖端试验设备,目前全球仪有美国和日本各1台,而我国目前为空白,与我国严峻的地震形势、复杂的工程地质环境与高速发展的工程建设不相匹配.文中概述了国际大型振动离心机建设现状,通过跟踪现有两台大型振动离心机技术发展,分析比较了优缺点,研究了大型振动离心机设备设计关键技术.分析表明,振动台的振动容量和振动负载为振动离心机的核心技术指标,振动台为大型振动离心机建设是否成功的关键;振动台设计的核心是电液伺服激振系统,决定了振动台的总体运行性能;振动台设计的要点是台体和动力源,分别决定着系统支承和动力的性能;离心机和振动台之间相互影响和制约,多种因素需要协调考虑.同时,文中对其中部分问题提出了解决对策和建议,可为国内大型振动离心机设备设计提供帮助和参考.     

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。     

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...     

大型离心振动台耦合特性参数分析

认识离心振动台-吊篮-岩土模型运动耦合关系对离心振动台发展和动力离心试验数值仿真具有重要意义,针对吊篮具有轻、柔特点,开展了大型离心振动台设计方法与耦合运动关系等相关问题研究。首先对比分析大型离心振动台关键问题和设计方法,建立了液压执行机构耦合关系等效简化模型;其次,推导离心振动台系统耦合运动传递函数,进行了一系列影响参数研究。结果表明,提高阻尼比和质量比是降低离心振动台与吊篮谐振现象的有效方法,其中质量比考虑离心机有效容量,推荐为4;吊篮刚度过大将加重二者谐振,橡胶剪切支座刚度对谐振无明显影响。     

大型动力离心机设计理论与关键技术研究

正按照装备振动台与否,土工离心机大致可分为静力试验离心机和动力试验离心机(也称离心机振动台)两大类,本文将后者简称为动力离心机。动力离心机(dynamic centrifuge)是目前国际公认研究岩土地震工程和土动力学最先进、最有效的科学试验平台,而我国仅拥有数台辅助建设的中小型动力离心机设备,且主要技术指标与国际存在很大差距。国内大型动力离心机则为空白,这与我国辽阔的地域、复杂的工程地质条件、高速发展的经济建设以及     

大型振动离心机土建总体设计与关键技术研究

大型振动离心机是研究岩土地震工程动力问题最有效的试验设备,目前全球仅有两台,而国内尚属空白.作为尖端试验设备,大型振动离心机的建造几乎在所有方面都面临着新挑战,其土建设计也存在诸多新的问题.研究了试验室总体布局及相关土建工程中的几个关键技术,提出了设备总体布局方案,比较了主机室不同冷却系统类型和优缺点,阐述了基础设计的基本要求与难点,可为国内外大型振动离心机建设提供参考.     

NEES系统中振动离心机最新进展及国内振动离心机发展设想

美国地震工程网络模拟系统(NEES)代表了国际地震工程试验技术的最新发展趋势,其中振动离心机的建设占有重要地位,而国内振动离心机的现状与我国辽阔的地域、复杂的工程地质条件、高速发展的经济建设以及严峻的地震形势十分不相称。文中概述了我国振动离心机的现状和客观需求,对NEES系统中振动离心机的发展进行了跟踪研究,通过分析UCDavis和RPI两台振动离心机的发展历程和最新进展,阐述了我国振动离心机发展的必要性及重点。强调应加强离心机振动台技术的研发,根据国内当前土动力学和岩土地震工程科学研究的需要,提出了以振动负载为主要指标的思想,指出了发展重点应放在振动负载、频宽、多向、低频位移、辅助试验功能和网络化功能等方面,对一些重要指标提出了建议。     

砂土自由场地震响应的离心机试验研究

离心机模型试验是研究岩土地震工程问题的有效手段。本文使用层状剪切箱,通过干落法制备了均匀的砂土模型,进行了离心机振动试验;观测了振动过程中孔隙水压力的发展,土体的加速度响应、侧向变形以及竖向沉降。结果表明,土体的运动和变形与孔隙水压力的发展密切相关,但离心机中的试验现象和现场观测的现象存在显著区别。研究结果增强了对振动过程中土-水之间相互作用机理的理解,同时为自由场地震响应分析方法的验证提供了基础数据。     

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。     

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。     

猴子岩高面板堆石坝地震模拟振动台模型试验研究

本文介绍了猴子岩水电站大坝振动台模型试验的概况,包括模型设计、模型制作、加速度传感器埋设、位移测点布置和试验工况设计等,并给出了主要的试验结果。试验研究表明,大坝结构的动力特性受振动强度和振动历史等因素影响,空间位置、输入地震动强度及类型、蓄水等因素对大坝结构的地震反应特性有重要影响。这些研究成果不仅可为大坝的抗震设计提供参考,而且是验证和改进地震动力反应分析方法和计算程序的重要资料。     

40g-t水平单向离心振动台总体设计方法研究

离心机上水平单向振动台振动容量大于30 g-t为大型离心振动台,振动容量40 g-t则代表国际当前大型离心振动台最高水平,目前仅美国和日本各有一台,经验少且自装备后一直不断改进.为满足我国岩土地震工程和土动力学对大型离心振动台装备的迫切需求,本文剖析了40 g-t水平单向离心振动台的功能要求与研制难点,论述了其总体设计...     

猴子岩高面板坝振动台模型试验——大坝结构动力特性研究

利用大型振动台模型试验,测得了猴子岩高面板堆石坝缩尺模型坝的动力特性参数,包括大坝结构的自振频率、阻尼比和振型系数等;分析了多种因素对坝体动力特性的影响规律;根据模型试验相似率推算得到原型坝的相应动力特性参数。研究表明:大坝结构有相对稳定的振型;坝体的动力特性参数值受激振白噪声强度和振动历史等因素影响;水库蓄水使得模型坝结构自振频率小幅提升。这些试验结果和研究结论,可以为该坝的动力分析提供基本资料和定性参考。     

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。     

有横缝拱坝的非线性动力模型试验和计算分析研究

本文通过在大型三向地震模拟振动台上进行的设置伸缩横缝的某拱坝非线性动力模型试验，应用非线性有限元动力分析程序同时进行计算分析，全面系统地研究了拱坝横缝对坝体动力特性和地震反应的影响，并对计算程序进行了改进。试验与计算结果相互印证，验证了试验成果的可靠性和计算分析模型、计算程序与计算结果的合理性。     

土-地铁隧道动力相互作用的大型振动台试验:试验方案设计

以南京地铁的建设背景为基础,对含有可液化土层的深厚软弱场地上双洞单轨的地铁区间隧道结构进行了大型振动台模型试验研究。根据本次试验的目的和特性,首先给出了模型体系相似比的设计基本原则,并对整个模型体系进行了相似设计,对模型土和模型结构的制备方法和模型材料的物理特性进行了室内试验研究,同时,根据对隧道地震反应分析的数值模拟结果,对传感器的选择及其布置方案进行了分析。最后,根据南京及其周边地区的地震环境,对台面输入地震动的选取及其加载方法进行了具体的阐述。试验结果表明本文对土-地铁区间隧道动力相互作用的大型振动台模型试验的设计方案是合理的,对相关试验结果的整理和分析见另文。     

拱坝动力特性的试验研究与有限元分析

本文提出两座拱坝的动力特性的研究结果。对一座进行了原型振动试验,对另一座完成了原型与模型的振动试验以及动力有限元分析。试验的主要目的是确定坝的自振频率、振型和阻尼。有限元分析考虑了刚性地基与弹性地基两种情况,采用SAP程序计算了振型、坝率与地震反应。弹性基础模型的计算结果同原型和模型试验结果很接近。     

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。     

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。