欠人工质量缩尺振动台试验结构模型设计方法

振动台试验是研究结构抗震性能的重要方法。以单跨六层钢筋混凝土框架结构为例,对满足一致相似律的不同配重模型分别按构件等面积配筋率和按构件承载力相似原则进行配筋设计的缩尺模型与原型,采用有限元软件SAP2000和MSC.MARC分别进行了Pushover分析和弹塑性时程分析。分析结果表明：模型钢筋与原型钢筋性能相同（不完全满足相似关系）而模型混凝土性能满足相似关系要求时,按构件等面积配筋率配筋的缩尺模型不能正确反映原型的地震响应,高估原型的抗震能力;按构件承载力相似原则进行配筋设计能够较好地解决这一问题;当构件配筋率较高时,配重不足因素的影响小。针对按构件承载力相似原则配筋设计的方法,提出按模型钢筋弹性模量比修正杆件面积配筋率的改进建议。图8表11参18     

广州珠江新城西塔振动台试验研究

广州珠江新城西塔工程为超高层建筑结构,进行了模拟地震振动台试验。为了使得振动台试验获得良好效果,在该工程结构振动台试验的模型设计阶段进行了模型结构简化、相似比设计、模型结构构件设计和模型节点构造设计。对模型构件和节点进行试验研究,结果表明模型构件和节点与原型结构构件和节点的刚度、承载力相似关系均符合要求,保证模型与原型的弹性相似和破坏形态的相似,保证了振动台试验结果的准确性,并为类似工程的振动台试验工作提供了良好的基础和借鉴。     

土–结构动力离心试验模型材料研究与相似关系设计

为得到低强度、低弹性模量,能够在离心机振动台试验中产生破坏现象的模型材料,采用正交试验方法对不同配合比石膏材料进行研究,根据试验结果选出适合土–结构离心机振动台破坏性试验的石膏配合比。并进一步对该配合比石膏进行耐水性研究,结果表明,试验中的防水处理效果显著。对于振动模型试验,相似关系设计是很重要的环节,在试验前期关系到模型尺寸的大小与材料的选取,在试验结束后则关系到试验数据的处理。基于Bockingham定理,采用量纲分析法对土–结构动力相互作用的离心机振动台试验进行模型相似关系设计。在相似设计中,主要考虑要在试验中能够激发出与原型相似的土–结构动力相互作用,因此需要保证土–结构刚度比、结构惯性力满足相似关系。由此,根据相似关系要求,分别得到石膏材料及微粒混凝土材料试验模型结构,并对2种材料模型进行分析。     

配筋混凝土砌块砌体结构抗震试验模型设计

提出了配筋混凝土砌块砌体结构抗震性能试验模型的设计方法,分析了配重对相似关系的影响,根据相似比计算,确定模型和原型的相似关系,依据动力相似性原理将原型按1∶4缩尺比进行缩小,设计了一个5层的配筋混凝土砌块砌体结构。通过振动台模拟试验,确定原型与模型的相似关系、模型的配重方案设计、绘制模型的建筑图和结构图,为配筋混凝土砌块砌体结构抗震性能的研究奠定基础。     

实现轴压比相似的预应力加载法在砌体结构振动台试验中的应用

为了满足振动台试验中砌体墙体轴压比相似的要求,提出了一种预应力加载法。采用该预应力加载法对一座底商砌体结构模型进行了振动台试验加载,共进行了21次地震动输入,获取了不同地震动输入水平下的结构反应及结构的相应模态。试验结果表明,该预应力加载法提高了整体结构的竖向压力,在提高结构构件轴压比方面是可行且有效的。由试验结果反演可知,原型结构达到了8度小震不坏的抗震设防目标,高于相关规范中的抗震性能要求。     

注胶修复混凝土框架结构模型振动台试验

以相似比为1∶4的双跨8层混凝土框架模型为试验对象,按照8度多遇(0.084g)、8度基本(0.24g)、8度罕遇(0.48g)以及8度半罕遇(0.612g)的顺序,分四个阶段对模型结构进行模拟地震试验,框架模型损坏后,对框架损伤区域的裂缝进行环氧树脂注胶修复,然后对框架模型输入与初次振动台试验相同的工况进行再次振动台试验,并比较混凝土框架模型在初次振动台试验、再次振动台试验中动力特性指标的变化特点,注胶修复前、后的不同水准地震作用下混凝土构件开裂、压碎等破坏形态以及模型结构层间刚度;将试验结果推算至原型,比较原型层间位移角等指标,以此评价注胶修复技术修复混凝土框架结构的有效性。试验结果表明,采用的环氧树脂注胶修复技术可以有效地修复震损后的混凝土框架结构。     

基于神经网络的钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力研究（英文）

神经网络(ANN)模型作为土木工程领域中一种有效的方法能够用于解决复杂的问题。基于试验数据采用神经网络对钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力进行预测,收集160个钢筋混凝土剪力墙在低周往复荷载下的试验数据,建立数据库,选取140个试验样本对ANN模型进行训练,20个试验样本进行测试验证。ANN1和ANN2有14个输入参数:混凝土抗压强度、剪跨比、轴压比、竖向钢筋强度、横向钢筋强度、墙体竖向分布钢筋配筋率、墙体水平分布钢筋配筋率、边缘构件纵向钢筋配筋率、边缘构件横向钢筋配筋率、边缘构件与截面面积比、截面高厚比、总截面面积、墙高和截面形状,输入数据分别被归一化到区间[0,1]和[0.1,0.9]。两个模型的输出数据均为剪力。对比分析ANN模型预测的钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力与采用规范GB 50011和ACI 318-14公式计算的抗剪承载力,结果表明,神经网络模型能够精确地预测钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力,具有较好的预测和泛化能力。     

不同结构的振动台试验模型等效设计方法

为解决在钢筋混凝土结构、钢结构的振动台试验模型中，相似理论与实际模型设计之间的差异问题，以实现对原型结构合理模拟进行的研究，针对不同材料结构按构件等效设计的原则，分别得到钢筋混凝土结构、钢结构模型的设计计算公式，并给出计算实例，以指导振动台试验模型设计。     

配筋率对钢筋混凝土构件弹性模量影响的试验研究

弹性模量是结构分析的主要力学参数之一。目前,在结构分析中,钢筋混凝土构件的弹性模量取值多取素混凝土的弹性模量值,很少涉及配筋率对钢筋混凝土构件弹性模量的影响。推导了钢筋混凝土构件弹性模量与配筋率的关系,设计制作了11组共计33件不同配筋率的钢筋混凝土试件,分别测得各试件的弹性模量;用最小二乘法回归得到混凝土构件弹性模量和配筋率关系的曲线,回归结果与理论推导结果基本一致。列举了一个悬臂梁的算例,分析了弹性模量对结构分析的影响。研究结果表明,配筋率对钢筋混凝土构件的弹性模量有影响,进行结构动力计算且配筋率较高时,若忽略钢筋对构件弹性模量的影响,会引起较大的误差。     

地震作用下边坡抗滑桩振动台试验研究

通过大型振动台试验研究地震荷载作用下边坡抗滑桩的抗震性能,振动台试验边坡模型放在一个长 3.7 m 、宽 1.5 m 、高 1.8 m 的模型箱中。模型与原型边坡按照尺寸相似比 1 ∶ 20 进行模型试验相似设计。经过配合比试验由标准细砂、石膏粉、滑石粉、甘油、水组成相似材料,通过控制密度 2.5 g/cm³ 垒入模型箱中。模型振动台试验通过输入 3 种不同的地震波,不断加大输入地震波的幅值,通过监测桩后土压力、边坡坡面加速度和位移响应研究抗滑桩在地震作用下边坡抗震机制和地震作用桩后土压力分布形式和抗滑桩的抗震性能。试验研究为边坡抗滑桩抗震设计奠定了良好的基础。