足尺钢框架振动台试验及动力弹塑性数值模拟

本文通过有限元分析程序OpenSees对一足尺四层钢框架结构进行静力及动力弹塑性分析,结构构件采用自由度较少的纤维模型模拟。在振动台试验之前,预测足尺钢框架结构连续在小震、中震及大震作用下的响应,将预测分析结果与振动台试验结果进行对比,结果显示该数值模拟方法能很好地反映结构的弹塑性行为及破坏机制,准确预测结构的地震响应及大震下结构倒塌时间。这进一步说明基于纤维模型的整体结构弹塑性分析方法,由于自由度数少,适用于整体结构抗震分析。     

新型抗震支吊架振动台试验研究

在地震作用下,抗震支吊架理应保障建筑机电工程设施和管道系统均具备良好的服役性能。因此,对抗震支吊架的抗震性能进行检测至关重要。本文以某典型地下室抗震支吊架为对象开展了顺管向地震模拟振动台试验,通过多工况试验对比分析了不同支吊架的位移和加速度的地震响应。试验结果表明:抗震支吊架显著降低了管道位移,减振率最高可达到96%,但对于加速度响应的抑制作用较小。易损性分析表明:采用成品支吊架时,管道系统在遭受相当于设防烈度的地震作用时会发生严重损伤,而采用抗震支吊架的管道系统能够保全其功能。     

高层结构考虑土与地下室相互作用的振动台试验和理论分析

采用振动台试验研究了土与地下室相互作用对带多层地下室高层错位转换结构地震反应的影响。在7度小震阶段对比研究了其地下室周围有土及砂等介质约束和无约束情况下的动力特性和动力反应。在7度中震及大震阶段,土与地下室相互碰撞现象被发现。采用有限元方法非线性模拟了土与地下室相互碰撞对高层结构反应的影响。试验及分析表明,水平地震作用下土与地下室相互碰撞会对高层结构,特别是在±0.000附近部位产生不利反应,大震作用下并能造成一定程度的破坏。     

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。     

基础隔震房屋模型振动台试验研究

本文结合日本在建的基础隔震实际工程,采用中国有关工厂生产的铅芯橡胶支座的作为基础隔震支座,进行了基础隔震房屋模型和基础固家房屋模型模拟地震动台试验,并引入能量分析方法对两种试验结果进行了分析比较。结果表明,基础隔震模型隔震效果明显,隔震层滞回变能有效吸收地震动入能量,减小模型结构的塑性变形和累积损伤。     

钢筋混凝土空心桥墩的振动台试验研究

为研究空心桥墩的抗震性能及影响参数,对9个不同配筋率、配箍率和轴压比的试件进行振动台试验。研究了不同性能量化参数对破坏现象、加速度响应、动力放大系数、延性和耗能等的影响。结果表明:轴压比和配筋率较小时,裂缝开展较多且位置距墩底相对偏高。增大配筋率,加速度响应、动力放大系数和位移延性系数增大,耗能减小;轴压比的影响与配筋率相反。增大配箍率,加速度响应和动力放大系数减小,位移延性系数和试件耗能增大。可为矩形空心桥墩的抗震设计提供参考。     

新型抗震耗能剪力墙结构的振动台试验与分析

本文提出了抗震耗能剪力墙结构的新型式，新型剪力墙的墙板中人为地设置了竖缝，并在竖缝中设置各种型式的耗能装置来控制结构的动力性能，如：结构的侧向刚度、延性、自振频率等，为了验证这一设想，本文进行了两个１０带层竖缝剪力墙模型的振动台试验，通过试验数据分析和结构非线性动力反应计算分析对两个模型的抗震性能进行了研究。     

复合隔震摩擦承压比的振动台试验研究

对复合隔震结构的重要参数之一摩擦承压比进行了振动台试验研究,分析试验结果表明摩擦承压比对复合隔震结构的减震效果影响很大,并且存在合理取值范围.合理的摩擦承压比取值可以使复合隔震结构的地震反应比橡胶支座隔震结构小.因此复合隔震结构具有显著的优越性.     

复合隔震结构模型振动台试验研究

作者对一个二层复合隔震结构钢框架模型进行了振动台试验,该模型采用夹层橡胶支座与摩擦滑移支座并联组合作为隔震层,既能提供足够的弹性恢复力,又具有良好的结构耗能能力。试验测得结构各项动力响应,并将软件计算数据与试验数据进行了比较,结果表明复合隔震结构的加速度反应小,楼层层间位移也较小,上部结构基本为平动,结构耗能能力显著,而且软件可以很好地模拟结构的地震反应规律。     

底部框架砖房振动台试验研究

通过底部框架砖房模型的振动台试验，分析了底部两层框架结构砖房的动力特性及动力反应，并对其地震作用的计算方法进行了初步的探讨。     

单桩-土-结构振动台试验模型数值计算分析

为研究地震荷载作用下桩基-土-核电结构的抗震性能及土结动力反应规律,对拟开展的地震模拟振动试验模型进行数值计算分析。核电工程结构上部质量大和刚度大,试验模型不同于一般的工程结构,为检验振动台试验模型设计、传感器布设方案,对试验模型进行了数值模拟。数值模拟以单端承桩为研究对象,计算了上部结构质量和刚度变化时,在脉冲荷载及基于RG1.60谱人工合成地震动作用下桩身的地震反应规律。数值模拟表明:在水平地震动作用下,桩身剪力和弯矩包络线呈"X"状分布,桩底和顶处剪力弯矩较大;上部结构质量越大,桩身的剪力与弯矩越大;上部结构的刚度越大,桩身的剪力与弯矩越小;随着上部结构质量的增大和刚度的减小,反弯点逐渐向桩顶移动。桩顶发生最大位移时所对应的桩身挠度随着上部结构质量的增加而增大并且随着上部结构刚度的增大而减小。土层分界面处,桩身内力发生突变。此外,在脉冲荷载输入下,桩身反弯点位置与输入荷载的周期有关。计算结果为振动台试验模型设计提供了理论依据。     

复杂结构-桩-土振动台模型试验数据分析

本文从分析复杂结构-桩-土振动台模型试验数据入手,用加速度动力系数、最大位移、最大正应变、最大动土压力等指标对结构的地震响应全面分析,并对比桩、地下结构、地上结构的不同响应,研究发现:结构不同部分最大地震响应发生的频率不尽相同,且受地震动频谱特性及自身频率影响,天津波加载时结构的地震响应较大;地表以下,当震级较小时,土-结构对地震动起放大作用,随着震级的增加,对地震动放大作用减缓甚至减小;最大位移随结构高度增加逐渐增大,在桩与地下结构交界处和地表处,位移改变较大;地下结构柱、桩最大正应变呈中间大、两头小分布;最大动土压力随着深度增加呈两头大、中间小分布,且地表处最大;总的土压力受最大动土压力影响较大,随深度增加有先降低、后增大的趋势.     

Dynamic behaviors of underground structures in E-Defense shaking experiments

In mitigating disasters, underground structures are required to play an important role because they generally perform well even under large seismic loads and can be used as bases for reconstructing damaged cities. Underground structures compose a network, and therefore, disconnections caused by localized damage may induce critical malfunctions. To investigate this problem, a series of shake table tests using large-scale soil-underground structure models was performed at E-Defense, Japan in 2012. The intent of the tests was to capture detailed localized behaviors of underground structures around inground joints and boundaries between two different soil strata. In the experiments, significant failure developed at an inground joint due to displacement of the surrounding soil. In addition, noticeable localized behaviors, such as conversion of horizontal ground displacement to vertical bending of a tunnel appeared around the inground joints. Also, it was found that a flexible segment along underground structures is effective in mitigating damage to those underground structures, but only in its immediate vicinity.     

三维隔震系统振动台实验研究

针对目前隔震体系尚不能减小竖向地震反应的缺陷,提出并研制了采用碟形弹簧的竖向半主动隔震装置。竖向半主动隔震装置是由碟形弹簧和外套油缸组成的,且由电磁阀控制油缸内油体与外接蓄油箱内油体间的油路,可实现竖向半主动隔震控制,提出了竖向隔震控制的半主动策略,结合水平隔震支座可实现三维隔震。通过振动台地震模拟实验,验证了三维隔震体系的效能,该研究对高烈度地区隔震技术的改善具有应用参考价值。     

高层建筑结构-地基动力相互作用效果的振动台试验对比研究

本文通过对高层建筑结构－地基动力相互作用体系和刚性地基上高层建筑结构的振动台模型试验成果的对比分析，研究了相互作用对结构动力特性和地震反应的影响。结果－地基动力相互作用使结构频率减小，阻尼增大；相互作用体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线不同，基础处存在平动和转动；在地震动作用下考虑相互作用的结构加速度、层间剪力、弯矩以及应变通常比刚性地基上的情况小，而位移则比刚性地基上的情况大。     

桥墩地震动水效应的水下振动台试验研究

进行了水下桩基础桥墩的振动台试验研究。从试件模型、试验装置和工况设置等方面介绍了水下桥墩振动台试验的实施过程。通过模型试验,分析与讨论了动水力对桩基础桥墩地震动响应的影响程度以及不同地震动输入条件下结构与水的相互作用规律。试验结果表明水的存在会改变结构动力特性和地震动响应。     

Study on soil-pile-structure-TMD interaction system by shaking table model test

The success of the tuned mass damper (TMD) in reducing wind-induced structural vibrations has been well established. However, from most of the recent numerical studies, it appears that for a structure situated on very soft soil, soilstructure interaction (SSI) could render a damper on the structure totally ineffective. In order to experimentally verify theSSI effect on the seismic performance ofTMD, a series of shaking table model tests have been conducted and the results are presented in this paper. It has been shown that the TMD is not as effective in controlling the seismic responses of structures built on soft soil sites due to the SSI effect. Some test results also show that a TMD device might have a negative impact if the SSI effect is neglected and the structure is built on a soft soil site. For structures constructed on a soil foundation, this research verifies that the SSI effect must be carefully understood before a TMD control system is designed to determine if the control is necessary and if the SSI effect must be considered when choosing the optimal parameters of the TMD device.     

Pile group response to liquefaction-induced lateral spreading: E-Defense large shake table test

This paper presents the results of a large-scale shake table test at E-Defense facility on a pile group located adjacent to a gravity-type quay wall and were subjected to liquefaction-induced large ground displacements. Extensive liquefaction-induced large ground lateral spreading displaced the quay wall about 2.2 m and damaged the pile foundation. The pile foundation consisted of a six-pile group which supported a footing and a superstructure model. Large lateral soil displacements were measured by several sensors such as inclinometers and the results favorably agreed with the directly observed deformations. Soil lateral displacement decreased as the distance from the quay wall increased landward. The piles were densely instrumented and the measured bending strain records were able to explain the damage to the piles. Lateral pressures of the liquefied soil exerted on the piles were measured using earth pressure (EP) sensors. The application of two design guidelines (JRA [1] and JSWA [2]) for estimation of liquefaction-induced lateral pressure on piles is discussed and their advantages and shortcomings are addressed. Furthermore, two simplified methods (Shamoto et al. [3] and Valsamis et al. [4]) are employed to predict the extent of liquefaction-induced large ground displacements and they are compared to the measured deformations. Finally, their accuracy for predicting the liquefaction-induced lateral displacements is evaluated and practical recommendations are made.