DSZ-1型动三轴试验机研制与性能试验

动三轴试验机是研究土的动力性质的最基本试验设备。作者研制成功的DSZ－1型电磁式动三轴试验机，气压轴承采用滚动隔膜，三轴室的下加压座采用直线运动轴承，激振器磁体采用八片拼装式，磁场励磁电源做成为调式，动三轴和自振柱共用一套控制、采集及气压系统。性能试验表明，该试验机动态响应好，运动可靠，操作方便，具有较高的试验精度，并于2002年8月20日通过了江苏省建设厅组织的技术鉴定。     

悬吊环式土-结构动态接触试验装置系统的研制及验证

为了更进一步研究土与结构相互作用中界面的动态接触特性,在DYS-200-1-05电动振动系统基础上研制了一种悬吊环式试验装置系统.该装置系统具有如下功能特点:(1)可以分析加载频率、加载速率对土与结构接触特性的影响界面;(2)法向为常应力控制,切向可实现不同频率加载;(3)考虑了剪切外力作用过程中土体的剪切变形特性,故可以研究试验过程中土-结构系统破坏与土体自身变形破坏的关系.试验结果表明,本试验装置系统的性能可靠,为后面系统研究土-结构界面动态接触性能奠定了基础.     

地下结构抗震性能土工模型箱拟静力试验中土体尺寸的影响研究

随着地下空间的开发和地铁、隧道等地下结构的大规模建设,地下结构的抗震性能受到重视。相比于地上结构抗震性能研究的丰富成果,地下结构抗震性能的研究还远远落后,试验成果相对缺乏。地下结构土工模型箱拟静力试验可以较为合理地反映土与结构的相互作用,是一种适用于地下结构抗震性能研究的试验技术手段。在该试验中,模型箱内土体的尺寸是重要的试验参数,可能会对试验结果产生重要影响。因此,如何确定合理的土体尺寸是地下结构土工模型箱拟静力试验中应该研究的重要内容之一。文中以地下单跨结构为例,通过数值模拟研究了地下结构土工模型箱拟静力试验中土体尺寸对试验结果的影响。结果表明,地下结构土工模型箱拟静力试验中土体尺寸对地下结构抗震性能产生影响,地下结构抗震性能拟静力试验中结构周围的土体不宜忽略;在这一试验中存在一个合理的土体尺寸取值范围,当模型箱内的土体尺寸控制在该范围内时,既可以有效反映土体对地下结构的约束作用,又可以合理地反映地下结构的受力状态,确保获得可信的试验结果,同时有助于适当减小试验中的用土量。文中通过对比分析,给出了典型地下单跨结构拟静力试验中土体尺寸的建议取值。研究结果对地下结构土工模型箱拟静力试验...     

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。     

土工振动台试验连续体模型箱的适用性研究

为更加合理地模拟地下结构多台阵振动台试验中场地的连续性,作者所在课题组研制了用于长线性地下结构振动台试验的连续体模型箱装置,该装置是由端部刚性箱、软连接箱及中间刚性箱组成的空间结构体系.运用有限元软件ABAQUS对其进行三维数值模拟,模态分析论证了可不与模型土发生共振的连续箱体构造的合理性,三维数值试验分析了该连续体模型箱在一致、非一致地震激励作用下的“边界效应”及工作中的稳定性.数值试验结果表明,所设计的连续体模型箱性能良好,为本次试验获得成功打下了坚实的基础.     

粉土液化的小型振动台试验研究

利用小型振动台试验定性研究了K0固结状态下场地粉土的液化问题,验证了孔隙水压力增长模型的适用性。从运动微分方程推导了试验的近似相似律,并利用该相似律对试验进行了分析。     

干湿循环条件下镇江下蜀土的变形特性研究

镇江地区的下蜀土常作为路基填料,然而在干湿循环作用下其变形特性如何还缺少系统研究.以镇江南徐大道附近的下蜀土为试样,开展不同干湿循环次数下的固结压缩试验,研究下蜀土的变形特性与干湿循环次数的变化规律,并以此为基础,分析干湿循环对下蜀土路基沉降的影响.研究结果表明:随着干湿循环次数的增加,镇江下蜀土的压缩系数逐渐增大,经...     

粒子测速技术和透明土在土与结构动力相互作用研究中的应用

为了观测和研究土体内部的变形,人工合成透明土和图像光学技术作为新兴的试验技术成为岩土力学研究的有力手段。根据一系列共振柱/扭剪仪试验测得的人工合成透明土的基本动力特性在某种程度上表现出了与天然土类似的变化规律,可以在动力试验中用来作为天然土的代替品。并介绍了用于土体变形测量的粒子图像测速技术的工作原理和基于神经元网络的像机校正方法。利用两个小型振动台试验,采用透明土和粒子测速技术研究了刚性块体和透明土的动力相互作用。试验表明粒子测速技术和透明土在土与结构动力相互作用中是一个有力的研究工具。     

土工合成材料土中拉伸试验研究

土工合成材料加筋技术在工程中的应用日益广泛,但其试验手段还显得相对单一,如土工合成材料的拉伸性能往往在空气中进行测试,与实际工程中的土中受力条件有较大差别。本文通过研制的多功能土工合成材料土中拉伸试验机,测试了五种不同土工合成材料的土中拉伸性能及其在四种法向荷载下的表现。结果表明:土工合成材料土中拉伸试验与空气中的差别巨大,尤其对于无纺土工织物。由于两侧土体对拉伸材料施加的法向荷载相当于给予了侧限的作用,拉伸试验中的割线模量具有较大的增大。     

风荷载作用下的土-结构动力特性分析

结构的动力特性直接影响到动力荷载的作用效应。动力特性分析中,土体的影响不可忽视。与地震荷载不同,动风荷载自结构向土体传播,土体的惯性力可以忽略。无质量地基法可以满足针对风荷载的土-结构动力分析的要求。本文首先推导土-结构动力相互作用的运动方程,在此基础上,以剪力墙箱型基础结构为基本分析对象,确定有限地基域的范围,分析土-结构整体动力特性。认为：足够的基础埋深,可以有效控制建筑物的摆动;为控制建筑物的动力特性,可以采取措施适当使地基土增加一定的刚度;如何在上部结构的质量和刚度之间建立对应关系以控制土-结构系统的动力特性,有待进一步研究。     

考虑不同固定条件的核电设备多维地震响应振动台试验研究

在核电站中:核电设备通过不同的固定条件与结构相连,地震作用时设备与结构动力相互作用复杂,为分析核电设备多维地震响应并鉴定其抗震性能,进行了考虑不同固定条件的核电设备多维地震响应振动台试验研究。振动台试验进行了5次运行基准地震和1次安全停堆地震的动力时程激振,以及试验首末2次动力特性测试。试验结果表明:不同固定条件会影响核电设备多维地震响应的加速度峰值、反应谱特性和动力放大系数,与设备直接固定于振动台相比,将核电设备悬挂固定于剪力墙再与振动台连接的固定条件,改变了设备反应谱特性,且放大了响应的加速度峰值,具有显著的动力放大效应,使核电设备多维地震响应更为强烈。因此,对此类固定条件的核电设备,在产品设计及安装固定时要充分考虑动力放大效应,以提高设备的抗震韧性。抗震试验前后,核电设备功能运行正常,结构完整性好,抗震性能满足要求。     

Identification of dynamic soil properties through shaking table tests on a large saturated sand specimen in a laminar shear box

Many laminar shear boxes have recently been developed into sliding-frame containers that can reproduce 1D ground-response boundary conditions. The measured responses of such large specimens can be utilized to back-calculate soil properties. This study investigates how the boundary effect in large specimens affects the identified soil properties through shaking table tests on a soil-filled large laminar box conducted at the National Center for Research on Earthquake Engineering in Taiwan. The tested soil-box system is unique because only 80% of the container is filled with soil. This system can be regarded as a two-layer system: an empty top and soil-filled bottom. The dynamic properties of this two-layer system are identified through various approaches, including theoretical solutions of wave propagation, free vibration, and nonparametric stress–strain analyzes. Therefore, the coupling effect of the box and soil can be evaluated. Results show that, compared with the two-layer system considering the influence of the box, the conventional approach with a single-layer system slightly underestimates shear wave velocity but obtains the same damping ratio of the soil layer. In addition, the identified modulus reduction and damping curves in the two-layer system are consistent with those obtained in a laboratory test on a small specimen. Furthermore, based on detailed acceleration measurements along different depths of soil, a piecewise profile of shear wave velocity is built. The identified shear wave velocity increases with depth, which is not uniform and differs from the constant velocity typically assumed for the specimen.     

水平向不均匀土对箱基动力阻抗的影响

采用薄层元素法和有限单元法,建立了地基-箱形基础动力相互作用的三维分析模型,该模型可考虑箱形基础周围土的不均匀性影响.利用该模型,分析了水平方向不均匀土对箱形基础的水平和摇摆阻抗的影响.分析了水平方向不均匀土的厚度、剪切弹性模量以及材料阻尼比的影响.分析结果表明:水平方向不均匀土使得箱形基础的各种阻抗均降低,特别是阻抗的虚部.水平方向不均匀土对摇摆阻抗的影响较大.水平方向不均匀土的剪切弹性模量的影响较大而其材料阻尼的影响较小.随着水平方向不均匀土的厚度的增加和基础埋深的增加,其影响增大.     

土-箱形基石础-框架结构相互作用的顶部小幅激振试验研究

设计并完成了野外大比例(1:2)土-箱形基础-框架结构相互作用系统顶部小幅激振试验.通过改变上部结构质量和基础侧限埋深,激振试验得到了同一基础不同上部结构质量与同一上部结构不同基础侧限埋深等5种工况下相互作用对系统自振频率及箱形基础阻抗函数的影响.由试验结果分析可知,当上部结构质量增加时,上部结构与土体间的相对刚度降低,相互作用对系统自振频率的影响减弱;同时由于上部结构和基础间惯性相互作用的影响,基础阻抗函数随上部结构质量的增加而增加.随着基础侧限埋深的减小,基础刚度降低,相互作用体现得更加明显.与理论结果相比,无侧限埋深基础的平动和转动基础阻抗值和理论值吻合较好.由于基础侧边回填土剪切模量小于基础底部土体剪切模量,所以同理论值相比试验得到的基础侧限埋深对基础阻抗影响系数相对较小.     

土-箱形基础-框架结构相互作用的顶部小幅激振试验研究

设计并完成了野外大比例(1∶2)土-箱形基础-框架结构相互作用系统顶部小幅激振试验。通过改变上部结构质量和基础侧限埋深,激振试验得到了同一基础不同上部结构质量与同一上部结构不同基础侧限埋深等5种工况下相互作用对系统自振频率及箱形基础阻抗函数的影响。由试验结果分析可知,当上部结构质量增加时,上部结构与土体间的相对刚度降低,相互作用对系统自振频率的影响减弱;同时由于上部结构和基础间惯性相互作用的影响,基础阻抗函数随上部结构质量的增加而增加。随着基础侧限埋深的减小,基础刚度降低,相互作用体现得更加明显。与理论结果相比,无侧限埋深基础的平动和转动基础阻抗值和理论值吻合较好。由于基础侧边回填土剪切模量小于基础底部土体剪切模量,所以同理论值相比试验得到的基础侧限埋深对基础阻抗影响系数相对较小。     

基于无线电能传输技术的隔离电源控制器研制

在开展地震监测过程中,电力线引入感应雷是导致地震观测设备损坏的主要因素之一。通过对传统防雷技术与无线电能传输技术的综合研究,设计出一种电隔离的无线供电系统,以抑制电力线带来的干扰,保护后端观测设备,制作出系统样机,并提供供电系统样机实验室性能测试数据。     

均匀土-箱基-结构相互作用体系的计算分析

采用通用有限元程序ANSYS，针对捱动台试验中的均匀土-箱基-结构试验进行了三维有限元分析，计算中土体的本构模型采用等效线性模型，利用面-面接触单元考虑土体与基础交界面的状态非线性。计算表明，基础底面和土体发生滑移，基础侧面和土体之间发生了滑移和脱离，上部结构柱顶加速度反应主要由基础转动引起的摆动分量组成，通过与试验结果的对照研究，二者得出的规律基本一致，验证了采用的计算模型与分析方法的合理性，为进一步计算研究和实际工程应用奠定了基础。     

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。     

变阻尼半主动结构控制振动台试验

在一个１：４的五层模型刚架结构上进行了变阻尼半主动结构控制振动台试验．在结构的底层安装了一个溢流阀式变阻尼控制器,输入几种不同的地震动并采用几种不同的控制算法对结构进行了变阻尼半主动控制。振动台试验结果表明,受阻尼半主动结构控制仅需要很少的电能,就可以达到较好的控制效果,是一种很有应用前景的结构振动控制方案。结合溢流阀式变阻尼控制器的特点,分析了一些因素对控制效果的影响．