多点激励下桩-土-斜拉桥全模型振动台试验研究

大跨斜拉桥的自振频率和阻尼低以及空间尺度大,其地震响应受桩基础、场地土特性和地震动空间效应的影响较大。然而,由于试验条件和技术所限,目前尚缺乏相关的全模型振动台试验研究。以一座试设计主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计和制作了一座几何相似比为1/70且包括上部结构、桩基础和场地土等在内的试验模型,通过振动台试验研究了多点激励对桩-土-斜拉桥全模型地震响应的影响及其规律。试验结果表明：纵向多点激励使一侧主塔的纵向位移、一侧主塔和桥墩的纵向桩-土-结构相互作用效果以及主跨一侧竖向位移增大,而另一侧减小;横向多点激励使一侧主塔的横向位移和一侧桥墩的横向桩-土-结构相互作用效果增大,另一侧减小,但使两侧主塔的横向桩-土-结构相互作用效果和主跨两侧横向位移响应均增大;桩-土-结构相互作用对斜拉桥的加速度响应产生不利影响。基于上述结果,大跨斜拉桥的抗震设计或性能评估应考虑多点激励和桩-土-结构相互作用的影响。     

地震模拟振动台台阵试验技术研究及应用

地震模拟振动台台阵系统是目前国际上地震模拟振动台发展的主要方向,近年来,国内高校陆续引进地震模拟振动台多台阵系统,为工程结构抗震试验研究和抗震理论研究提供了必要的试验手段。本文简要概括了地震模拟振动台台阵的发展和现状,台阵试验技术在房屋建筑、大跨度桥梁、能源管线工程、机电设备等领域的应用,以及模型相似及台阵试验技术方面的研究与应用等,期望能够对地震模拟振动台台阵试验技术的发展有一定的参考价值。     

采用振动台阵的超大跨斜拉桥大比例全模型试验研究

强震作用下超大跨斜拉桥的结构响应与其结构体系密切相关,且受基础和场地土特性影响较大,然而目前为止,因试验条件和技术所限,尚缺乏相关的全桥模型振动台试验研究。以一座试设计的主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计一座几何相似比为1/70、包括桩基础和场地土的全桥模型;采用振动台阵试验技术,研究El Centro波、人工波、Mexico City波等三种典型地震一致激励下不同结构体系的地震响应特性及影响机理,所研究的结构体系包括：纵向半漂浮体系、纵向弹性约束体系、以及本文作者提出的纵向辅助墩耗能体系和横向耗能体系;探讨不同纵向结构体系的抗震性能以及附加在上塔柱间的耗能构件对斜拉桥横向地震响应的控制效果。试验结果表明：土-结构相互作用对上部结构地震响应的影响不可忽视;主塔地震响应受高阶振型的影响明显;在PGA为0.4g以下的El Centro波和人工波、以及PGA为0.2g的Mexico City波作用下,结构响应仍处于弹性状态;纵向弹性约束体系和纵向辅助墩体耗能系可有效减小主塔位移和塔-梁间纵向相对位移响应,其中作者提出的纵向辅助墩耗能体系的抗震性能更好;附加耗能构件可有效降低主塔的弯矩应变响应,实现分散主塔受力和附加耗能作用,但对主塔加速度和位移响应的控制有限。     

多点激励下大跨度连续刚构桥地震响应振动台阵试验研究

目前对于大跨度桥梁在多维多点激励下的地震响应尚缺乏试验研究。以一高墩大跨度钢筋混凝土连续刚构桥工程为对象,按1/10比例设计和制作一座三跨刚构桥模型,并通过地震模拟振动台阵试验,研究一致激励、行波激励和局部场地效应等对刚构桥地震响应的影响。研究表明:刚构桥对地震动的频谱特性十分敏感,地震响应差异较大;行波效应增大桥墩变形和墩底应变,其影响程度随视波速和墩梁约束的不同而有差异,且桥墩墩底较墩梁固结处对行波效应更为敏感;局部场地效应增大桥墩变形和墩底应变,且其对中墩和边墩以及墩底和墩梁固结处的影响有所不同;同时考虑行波效应和局部场地效应,桥墩的动力响应较一致激励以及单独考虑行波效应和局部场地效应时有所增大。因此,在长大桥梁地震响应精细化分析中必须考虑地震动空间效应。     

纵向非一致激励下埋地管道的振动台试验研究

为研究在一致、非一致激励振动台试验中不同箱体内土体、管道地震响应的异同,基于已经开发的悬挂式连续体模型箱开展了一系列多台阵振动台试验。对不同箱体中土体、管道的加速度以及管道应变等试验数据进行了分析,结果表明：(1)在一致激励不同加载等级下,不同箱体中土体表面各监测点的位移时程曲线基本一致,而在非一致激励下,不同箱体中土体表面各监测点的位移时程曲线差异明显。各箱内土体间产生了明显的纵向相对位移,土体被拉裂,且在地震动作用后均产生了较大的残余位移;(2)与一致激励下相比,非一致激励下各箱内管道及其周围土体之间均产生了明显的相对位移,造成了管道应变的增大,其峰值应变是一致激励下的2倍左右;(3)在一致激励下,各箱体内土体、管道的地震响应基本相同,非一致激励下不同箱体内土体、管道的地震响应虽然存在差异,但各箱体内管–土地震响应规律基本相同。     

基于振动台试验的刚构桥近断层效应动力响应分析

对1:10比例三跨刚构桥模型进行考虑多点激励的缩尺模型振动台台阵试验,在此基础上建立模型桥的有限元模型,选取了10条典型的近断层地震动和10条远场地震动,对其作用下刚构桥的动力响应进行对比分析.研究表明:地震动空间效应对桥墩变形、受力均为不利因素,其影响程度与墩梁约束形式、波速的取值密切相关;与远场地震动相比,近断层地...     

地震模拟振动台台阵控制技术的研究与发展

地震模拟振动台台阵系统是一种重要的结构动力试验设备,其控制技术是国际范围内结构实验技术领域的重要研究方向。文章简要介绍了地震模拟振动台及多振动台台阵系统的历史发展和现状,以北京工业大学九子台台阵系统为例,对振动台台阵控制系统的功能、特点进行了总结和介绍,并重点分析和探讨了多振动台台阵系统控制技术的相关研究与发展。该研究工作对于开展振动台相关控制技术和振动台混合试验技术的研究具有一定的参考价值。     

武汉火车站中央站房整体模型振动台试验研究

武汉站是铁路武汉枢纽最主要的客运站,分为中央站房结构和雨棚结构,中央站房是由楼面结构和屋面结构组体成抗大震跨性空能间,并结对构结。构本的文设介计绍提了出1了颐5相0缩应尺建比议例。的试整验体结模果型表振明动,武台汉试火验车,研站究结了构模满型足结"三构个的水动力准特"的性抗,评震价设了防该目结标构,同体时系结的构整在抗震设防方面的安全储备是足够的。     

九子台模拟地震振动台台阵系统及应用

地震模拟振动台作为结构抗震研究的重要试验设备之一,从20世纪60年代至今,经历了从线性到非线性、时不变到时变、模拟控制到数字控制、位移控制到加速度高级算法控制的发展过程。与此同时,随着经济、技术的飞速发展,以及抗震研究工作的进一步深入和广泛,地震模拟振动台台阵试验逐渐发展起来。本文介绍了目前国内外地震模拟振动台台阵试验系统的发展现状,重点介绍了九子台(1 m×1 m)积木式台阵系统的技术指标、结构原理,以及对利用该试验设备进行的重要试验,并提出了振动台台阵系统使用过程中值得关注的问题和需要改进之处。     

纵向非一致激励下非均匀场地中埋地管道的振动台试验研究

埋地管道的地震响应主要受管道沿线地震动空间分布特性及场地非均匀性的影响.为研究非均匀场地中埋地管道在纵向非一致激励下的抗震性能,开展了均匀和非均匀场地中埋地管道的多点非一致激励振动台模型试验.分析了均匀和非均匀场地中埋地管道在不同地震强度作用下的应变响应,研究了纵向非均匀场地对埋地管道地震反应的影响.试验结果表明,在纵...     

基于振动台试验的曲线桥梁抗震性能研究

为了研究S形曲线梁桥在地震作用下的动力响应及抗震性能,设计并制作一座相似比为1/20的S形曲线梁桥进行振动台试验研究。结果表明:在地震作用下,S形曲线梁桥的梁体未有明显损伤,桥墩出现裂缝,支座破坏严重;在墩底屈服之前,墩梁已发生较大相对位移,桥梁极易发生落梁破坏现象;桥墩在大震作用下的扭转耗能作用十分明显。在振动台试验基础上,对S形曲线梁桥提出一种"梁体漂浮抗震设计"的概念设计方法,为该类桥梁的抗震设计理论提供支持。     

基于半桥试验的双塔斜拉桥纵向地震响应研究

克服振动台进行小比例大跨度斜拉桥模型试验的局限性,以一座主跨为680m的对称大跨双塔斜拉桥为原型,设计缩尺比为1∶40的混凝土斜拉桥的半桥模型。采用振动台试验方法,研究纵向一致地震激励下半桥模型替代对称双塔斜拉桥的可行性。首先,基于动力学基本理论,提出双塔斜拉桥简化为等效半桥模型的边界条件,并通过两种模型的动力特性对比验证所提出的等效边界的合理性。其次,设计纵向地震作用下对称边界的实现方式,开展不同结构体系的半桥模型在纵向地震作用下的振动台试验;并进一步对比探讨纵向黏滞阻尼器对斜拉桥地震响应的控制效果。研究结果表明：不同PGA的地震动纵向一致作用下,等效半桥模型与全桥模型的地震响应规律基本相同;黏滞阻尼器对半漂浮体系斜拉桥的梁端和塔 梁的位移响应的有较好的减震效果。     

近断层地震下输电塔-线体系振动台试验研究

基于工程实际,结合线弹性相似理论和模型二次缩尺方法,完成了包含两基直线塔和三跨输电线的输电塔-线体系缩尺模型的设计。考虑近断层地震速度脉冲的特征与地震的随机性,选取3条近断层近场地震波,开展了多振动台试验,通过引入不同入射角的位移响应比,探讨了近断层地震波在不同入射角激励下对输电塔-线体系动力响应的影响。研究结果表明,入射角对输电塔-线体系的动力响应有很大的影响;对于不同的地震波,输电塔-线体系对应的最不利入射角有差异;在不同入射角激励下,直线塔侧向位移响应的放大程度远大于纵向,因此对于塔-线体系动力响应需考虑近断层地震波入射角的影响。试验结果可以作为大跨越输电塔-线体系抗震设计的重要参考。     

全漂浮体系双塔混凝土斜拉桥地震响应分析

本文以某主跨为370m的全漂浮体系双塔斜拉桥为工程背景,基于实测动力特性修正后的斜拉桥非线性有限元模型,分析了斜拉桥在不同频谱效应地震波作用下的地震响应特性,研究表明:修正后的双塔双索面全漂浮体系混凝土斜拉桥有限元模型可以较为准确的模拟实际桥梁的动力特性;卓越周期较大的Chi-chi单向地震波能引起工程背景斜拉桥较大的位移响应,而卓越周期较小的Lander-amboy波会引起工程背景斜拉桥较大的加速度响应;行波效应对斜拉桥的影响因输入地震波频谱效应的不同而不同,输入地震波的视波速越大,斜拉桥的地震响应特性与一致激励地震波输入的情况越接近。     

基于尺寸效应振动台模型试验创新设计

概括了振动台模型试验的研究进展,研究内容和方法,针对目前普遍存在的问题,阐述了研究尺寸效应在振动台模型试验中的必要性与重要性,旨在为进一步学习研究抗震方面的知识奠定基础。     

基础隔震和非隔震结构模型振动台试验对比研究

昆明新国际机场航站楼(A区)结构为目前世界最大单体隔震结构。建立了该建筑1/60缩尺模型,完成了隔震结构模型和非隔震结构模型的振动台对比试验。研究了隔震结构模型和非隔震结构模型的动力特性,以及隔震结构在8.2度多遇、基本、罕遇地震烈度作用下和非隔震结构在7.5度多遇、基本、罕遇地震烈度作用下结构的加速度和位移反应,以及基础隔震对结构顶部大跨网架竖向振动的影响。研究结果表明,基础隔震能够延长结构自振周期,增加结构阻尼比,有效降低隔震层上部结构的地震反应,同时能够有效降低大跨网架结构的竖向振动;发现该建筑进行基础隔震后按照7.5度设防烈度设计能够满足8.2度设防烈度要求,且满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防要求。     

桩-土-结构动力相互作用体系振动台模型试验研究

基于桩-土-结构动力相互作用体系振动台模型试验的数据,研究了动力相互作用体系对上部结构的影响.研究结果表明:由于动力相互作用体系的影响,上部结构频率减小,阻尼增大;在输入地震波加速度峰值较小时,桩-土体系对地震波起放大作用,输入地震波加速度峰值较大时,桩-土体系起减震作用;在地震波由振动台台面传到土体表面的过程中,桩-土体系改变了地震波的频谱成份.     

半漂浮体系斜拉桥抗震性能及其减震措施研究

本文以某主跨为340m的半漂浮体系双塔斜拉桥为工程背景,基于实测动力特性修正后的斜拉桥非线性有限元模型,分析了工程背景斜拉桥的抗震性能及其减震措施。研究表明:修正后的半漂浮体系双塔斜拉桥有限元模型可以较为准确的模拟工程背景桥的实际状态;在卓越周期较大的Chi-chi地震波作用下,工程背景桥会产生较大的构件内力和梁端纵桥向位移,可能导致桥梁发生损伤。通过粘滞阻尼器参数分析可知,阻尼系数C=20000k N·s/m为该桥的最优阻尼系数,在塔梁连接处安装该纵桥向粘滞阻尼器后,工程背景斜拉桥的构件内力及梁端纵桥向位移明显减小,抗震效果显著。     

土-结构-TMD体系振动台模型试验与数值模拟对比研究

为了分析土与结构相互作用效应(SSI)对结构控制的影响,将地基土、上部结构和调谐质量阻尼器(TMD)组合成4种结构体系,在同一地震激励下,分别对其进行振动台试验。运用土与结构动力相互作用三维有限元分析软件SASSI2000对4种结构体系分别建立模型,并对各种试验工况下的结构地震反应进行了数值模拟计算。计算中,采用三维八结点实体单元模拟结构的基础部分,每个结点有3个自由度;上部结构采用集中质量模型;采用等效线性化模型考虑土的动力非线性影响。对振动台模型试验与数值模拟结果的比较表明,两者得到的SSI效应对TMD减震控制性能的影响表现出相似的规律性,SSI效应对结构的减震控制效果有很大影响。