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。     

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。     

考虑结构地震反应特性的非结构构件动力加载制度

我国在非结构构件抗震性能方面的实验研究尚处于起步阶段。首先介绍了美国纽约州立大学布法罗分校非结构构件模拟器的加载制度（UB-NCS加载制度）。在此基础上,为了考虑结构特性对非结构构件地震反应特性的影响,建议以结构在大量地震动作用下的非线性时程反应为依据,确定楼面峰值加速度和最大层间位移沿结构高度方向的分布函数。将其用于UB-NCS加载制度,可得到针对某一具体结构中位于某一楼层的非结构构件的位移时程加载曲线。该方法在对非结构构件进行检测加载时,能够考虑其所在结构的非线性地震反应特性,可用于研究不同的结构体系或地震损伤控制技术在减轻非结构震害方面的效果。     

土与结构动力相互作用体系振动台模型试验研究

设计并完成了土与结构动力相互作用体系的大型振动台模型试验，通过将同种加载条件下的刚性地基和柔性地基上结构地震反应进行对比，分析了SSI效应对一幢十层框架结构地震反应的影响。由试验结果可知：在SSI效应作用下，基底输入地震动的强度和频谱特性发生了显著的变化；由于SSI效应的作用，刚性地基和柔性地基上的结构地震反应存在较大差别，且在一定条件下，SSI效应对结构地震反应能起到减震作用。     

主动变刚度结构的动力卸载效应

本文讨论了主动变刚度结构体系AVS(Active Variable Stiffness)的动力卸载效应。结构体系中的AVS控制器关闭或开启瞬时，结构系统刚度分布发生突变，通常也伴随着对系统的能量输入或输出，使得该瞬时结构体系相应受到—加速度增量作用，此增量的方向与结构加速度方向相反，能有效地抑制结构体系的刚度不变层向刚度突变层的动力卸载。此外，文中分析了AVS控制器闭合或开启引起的结构体系相对于原结构的第i阶自振频率摄动，进而讨论了AVS控制器的开关控制律和结构的自振频率摄动及动力卸载效应的相互关系。理论分析和计算结果表明：在合理的结构变形位置闭合或开启AVS控制器，动力卸载效应对结构体系的不利作用及结构体系的频率特性相对于原结构改变很小。     

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。     

层状结构岩质边坡动力稳定性试验研究

介绍了所进行的层状结构岩质边坡动力稳定性试验。结果表明，在水平地震动加速度达到0．4g时，层状结构岩质边坡就会出现局部的层间错动现象，当水平地震加速度达到0．8g时，层间结合力较弱的边坡将发生大面积的表面滑动和崩塌。而在铅直地震力作用下，当地震加速度达到1.0g时，才会出现破坏现象。因而对层状结构岩质边坡来说，其水平地震力造成的危害是主要的。     

考虑水作用的桥墩自振特性计算方法对比分析

地震作用下,深水中的桥墩在水流作用下动力特性会有很大的变化,《铁路工程抗震设计规范》(GB50111-2006)规定:在常水位以下的部分,对水深超过5m时,应计入地震动水压力对桥墩的影响。考虑水的作用,目前可以用于计算桥墩自振频率和周期的方法主要有解析法、数值分析法和规范中给出的公式法,文中对这3种方法做了简单的介绍,并通过对某连续钢构桥桥墩的周期和自振频率的计算,综合其他各个方面对这3种方法进行进一步对比分析。总结得出了这3种方法分别适用的范围:公式法可用于只需1阶频率、不用考虑地基土影响的圆形或圆端形桥墩;解析法则适用于结构形式简单,截面统一的桥墩;数值分析法可以用于所有形式的桥墩,灵活性强,但对建模能力要求较高。在此基础上对这3种方法的优缺点进行了分析,为考虑与水相互作用的桥墩自振特性计算方法的选择提供了参考依据。     

土-地铁车站结构动力相互作用大型振动台模型试验研究

以南京地铁为背景,开展了深厚软弱场地土-地铁地下结构动力相互作用的大型振动台模型试验研究。在试验中获得的主要数据有:模型体系的加速度反应时程、模型结构的应力反应时程和结构表面的土压力时程等。本文对试验反映的地铁车站结构的动力反应规律及其周围模型地基的地震反应规律进行了分析。结果表明:车站结构的中柱应变反应明显大于别的构件,同时,深厚软弱地基上车站结构侧墙底部的应变反应也明显大于侧墙顶部的反应,其中,车站结构顶板、中间层楼板和底板的应变反应都很小;输入地震动的频谱特性对车站结构应变反应的影响是不同的,在同一加载情况下,在台面输入傅氏谱频宽最大的南京人工波时车站结构应变反应最大。     

不同厚度层状边坡动力响应的模型试验研究

采用振动台物理模拟试验方法,以4种不同覆土厚度的层状边坡模型为研究对象,水平输入振幅逐渐增大的正弦波加速度,分析了结构面上覆不同厚度土层对动力作用下边坡的稳定影响.研究了在动力作用下边坡的破坏位置和性质、破坏形式及最危险覆土厚度,验证了坡面放大效应与高程的关系,采用MIDAS/GTS软件对模型试验进行振型分析,分析了模型边坡的自振频率与覆土厚度的变化关系.试验结果表明：①模型破坏时最先出现的裂缝在边坡的中上部,且6 cm覆土厚度的模型对振动的响应最大,对应到实际工程中时12m厚度土层覆盖的边坡是最应该注意防护的.②不同厚度的土层破坏的形式不同：当土层厚度较薄时模型破坏较迅速,基本沿结构面发生整体滑动破坏,且滑动呈现一定的流体特性;当覆土较厚时裂缝先在模型中上部出现,随着振动的持续裂缝继续发展,最后发生整体性崩塌.③随着高程的增加峰值加速度总体呈放大趋势,但最大值出现在边坡中上部而非坡顶,说明不仅均质边坡有加速度的高程放大效应,层状边坡也具有加速度的高程放大效应.     

Hybrid vibration experiments with a bridge foundation system model

In order to improve seismic design technology of bridges, it is necessary to evaluate the vibration characteristics of a bridge–soil system that consists of soil, foundation structure, pier and superstructure. However, there have been few experimental studies on seismic behavior of bridge–soil system. In this paper, we conducted the hybrid vibration experiment on seismic behavior of bridge–soil system, and examined the applicability of hybrid vibration experiment to study seismic response of bridge–soil system. Based on the experiment results, seismic response of bridge was quantitatively studied.     

Arch dam system identification using vibration test data

In an effort to study the dynamic characteristics of an arch dam system from the vibration test results, a systematic method of frequency-domain system identification is developed. The governing equations for system identification are based on a non-classical modal superposition method. The non-classical model is shown to be derivable from a general matrix formulation of the dam system. The conventional classical modal formulation becomes a special case of the general non-classical formulation. The modal parameters of the non-classical and the classical formulation are to be identified. The system identification method includes a single-mode sweep procedure for initial parameter estimation and a progressive multiple-mode parameter identification scheme that contains an information criterion for the determination of the optimal number of modes to be included in the identification process. The method is applicable to data measured at more than one point on the dam and to data that include both the amplitude response and the phase response. The method is applied to the vibration test data of two dams. Based on the results of these applications, the adequacy of the classical model and the non-classical model is compared and the effect of the phase data on the parameter determination is discussed.     

轨道交通典型隔振屏障隔振效果模型试验研究

为了研究轨道交通中几种典型隔振屏障的隔振效果,本文通过室外模型试验,以振动加速度级作为振动评价标准,对其做出分析并给出相应评价。结果表明:(1)土体振动主要是由中低频振动波引起的;(2)对比分析几种典型连续隔振屏障的隔振效果:空沟>地下连续墙>碎石填充沟>橡胶填充沟;综合考察几种非连续隔振屏障得出:混凝土桩的隔振效果优于隔振井;隔振效果优劣比较为:混凝土实心桩>混凝土空心桩>PVC空井>碎石填充井>橡胶填充井;(3)对于单排混凝土空心桩,空心率越大,隔振效果相对越差;空心桩内部形状的改变对隔振效果影响不大,外部形状的改变对隔振效果有一定程度影响,但效果不显著,且桩体外截面为方形时的隔振效果较圆形差。     

Forced vibration test of a building with semi‐active damper system

The authors developed a semi‐active hydraulic damper (SHD) and installed it in an actual building in 1998. This was the first application of a semi‐active structural control system that can control a building's response in a large earthquake by continuously changing the device's damping coefficient. A forced vibration test was carried out by an exciter with a maximum force of 100 kN to investigate the building's vibration characteristics and to determine the system's performance. As a result, the primary resonance frequency and the damping ratio of a building that the SHDs were not jointed to, decreased as the exciting force increased due to the influence of non‐linear members such as PC curtain walls. The equivalent damping ratio was estimated by approximating the resonance curves using the steady‐state response of the SDOF bilinear hysteretic system. After the eight SHDs were jointed to the building, the system's performance was identified by a response control test for steady‐state vibration. The elements that composed the semi‐active damper system demonstrated the specified performance and the whole system operated well. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

GZZ-1型自振柱试验机研制与性能试验

作者研制成功GZZ－1型自振柱试验机，该机和动三轴试验机共用一套控制、采集及气压系统，并把纵向共振和自振柱集成为一套系统。实现了计算机自动控制及数据处理程序化。性能试验表明，该试验机动态响应好，运行可靠，操作方便，具有较高的试验精度。     

特高压输电线路塔线耦联体系非线性振动响应振动台试验研究

为了研究地震作用下特高压塔线耦联体系导线、地线的非线性振动响应,文中以单向和双向一致激励为主,通过输入不同加速度幅值的El Centro波、Taft波、Pasadena波及上海人工波,对某型特高压输电塔线耦联体系进行了缩尺模型振动台试验.试验主要分2种工况:将导线作为集中质量进行计算的方法以及挂有实际分裂导线模型的方法.试验结果表明:两种体系中塔体结构动力特性存在差别;地震作用下,挂线单塔各项动力反应峰值比相应的单塔悬挂集中质量有不同程度的降低,8度罕遇地震时较为显著,导线的非线性振动效应有利于该型输电塔动力反应幅值的降低.挂线单塔与挂集中质量单塔不同方向的加速度能量谱分布规律存在较大差异.     

基于能量法的浮置基础减振系统解析模型

在设计浮置基础减振系统时,需要确定减振系统的力学参数、减振器个数及其布置形式等.虽然以有限元方法建立的实体模型比解析模型更准确,但在没有初始设计的情况下建立有限元模型所耗费的工作量过大,解析模型可以更快的获得较好的初始参数,为浮置基础减振系统的优化设计提供依据.文中基于能量法并结合Lagrange运动方程提出了由弹性构...     

Prediction of high-speed train induced ground vibration based on train-track-ground system model

The development of analysis on train-induced ground vibration is briefly summarized. A train-track-ground integrated dynamic model is introduced in the paper to predict the ground vibration induced by high-speed trains. Representative dynamic responses of the train-track-ground system predicted by the model are presented. Some major results measured from two field tests on the ground vibration induced by two high-speed trains are reported. Numerical prediction with the proposed train-track-ground model is validated by the high-speed train running experiments. Research results show that the wheel/rail dynamic interaction caused by track irregularities has a significant influence on the ground acceleration and little influence on the ground displacement. The main frequencies of the ground vibration induced by high-speed trains are usually below 80 Hz. Compared with the ballasted track, the ballastless track structure can produce much larger train-induced ground vibration at frequencies above 40 Hz. The vertical ground vibration is much larger than the lateral and longitudinal components.     

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.     

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。