短肢剪力墙模型振动台试验方案
短肢剪力墙模型振动台试验方案
1、工程概况
此工程原型为某小区高层住宅，地下1层，地上12层。建筑总长度为30m，总宽度为28.1m，建筑面积约9705㎡。层高：一层3.2m，二至十二层2.9m，主楼高度为35.1m。结
ω=0.7kN/m2，抗震设防烈度为7度，峰构形式为短肢剪力墙体系。自然条件：基本风压
值加速度为0.10g，设防地震分组为第一组，工程场地类别为三类，地面粗糙度为C类。2、振动台设备基本情况及性能指标
同济大学土木工程防灾国家重点实验室是我国土木工程领域内唯一的国家重点实验室，模拟地震振动台实验室为土木工程防灾国家重点实验室的重要组成部分。在进行结构试验模型设计时，模拟地震振动台的性能指标是进行结构设计与试验的限制条件。其基本性能指标如下：
（1）振动台台面尺寸为4.0m×4.0m；
（2）振动台的最大载重量为25吨，在最大载重量时振动台所能提供的运动幅值见下表1。试验时所能施加到的最大加速度幅值与模型的总重量有关；
（3）振动台所能传输的波形有周期波、随机波、记录到的实际地震的波，以及按照频谱特性所生成的人工波；
（4）振动台传输的频率范围为0.1至50Hz；
（5）可以提供三向平动和三向转动；
（6）振动台电噪声对应台面加速度为0.3m/s2。
表1 最大载重时振动台所能提供的运动幅值
3、模型设计原则
结构模型试验在原则上应使模型结构与原型结构在动力表现和动力性能上完全相同。因此模型结构与原型结构要满足几何尺寸相似、材料性质相似、边界条件相似和外部作用相似，概括地说就是要满足几何相似和物理相似。
结构模型几何相似比的设计原则上是越大越好，但同时要满足台面尺寸、吊装高度及台面最大载重量的要求。根据本次试验的目的和振动台的性能参数、施工和起吊条件等方面的因素，确定试验模型的几何相似系数为模型∶原型= 1∶10。
建筑材料性质的相似较难实现和满足。因为模型和原型都处于相同的重力环境下（即要S ），只有模型的密度比原型的大或弹性模量比原型的小，才能真实地模拟重力。理求1
g
论上几何相似比、质量相似比与弹性模量相似比应满足式
1E
a l
S S S S ρ=??
可惜的是，迄今尚无符合结构模型试验要求的高密度或低弹模的建筑材料。在一般的试验模型中，往往采用与原型相同的材料，故弹性模量和密度均与原型相同。这就造成了结构模型反应的重力失真。在此情况下，应考虑欠人工质量模型相似关系。值得指出，在欠人工质量模型中，事实上是让相似比中的某些条件固定化，因而它必然导致不是所有的相似条件都能够满足，换句话说，在相似比关系中，只有部分关系是相容的。
4、 选用模型材料
本试验的目的是探讨短肢剪力墙框架结构在不同水准地震作用下结构的抗震性能，所以选用强度模型，因此本试验选用细石混凝土模拟原型的混凝土，选用镀锌铁丝模拟钢筋。
在本试验中，模型材料为：细石混凝土，强度等级为C15，强度标准值为=ck f 10.0MPa ，
=tk f 1.27MPa ，强度设计值为c f ＝7.2MPa ，t f ＝0.91MPa ，弹性模量22000MPa ，密度
为2400kg/m 3。钢筋选用镀锌铁丝，屈服强度为300MPa ，极限强度为400MPa ，弹性模量为20GPa,密度为7800kg/m 3。
根据模型的尺寸相似比计算，模型中梁的宽度只有20mm ，因此在混凝土粗骨料的选择中，根据不超过最小尺寸的1/3的原则，选择骨料为6mm 的碎石，细骨料选用中砂。根据规范，水泥的标号一般取为混凝土强度的1.5－2倍，所以本试验中选用225号硅酸盐水泥。
由于《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55），粗骨料最小粒径的在10mm 以上，没有可用的细石混凝土的配合比，所以应该对C15混凝土进行试配，并进行材性试验，以最终确定试验所选用的配合比。
根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55）的规定，计算出4中配合比： （1） 水灰比65％（基准配合比），根据坍落度和粒径的要求，用水量取为220kg/m 3，则
水泥用量为338 kg/m 3，砂率取为40％，根据表观密度法计算，砂的用量为738 kg/m 3，石子的用量为1104 kg/m 3。
（2） 水灰比70％，用水量210 kg/m 3，水泥用量300 kg/m 3，砂率为40％，砂的用量为756
kg/m 3，石子用量为1134 kg/m 3。
（3） 水灰比60％，用水量220 kg/m 3，水泥用量367 kg/m 3，砂率为40％，砂的用量为725
kg/m 3，石子用量为1088 kg/m 3。
（4） 水灰比为55％，用水量为220 kg/m 3，水泥用量为400 kg/m 3，砂率为40％，砂的用
量为712 kg/m 3，石子用量为1068 kg/m 3。
表2 适配混凝土配合比
材性试验中，对于三种配合比，分别浇注6块mm 正方体试块，6块150150300??mm 的棱柱体，在正常条件下养护28天，对正方体试块测量其抗压强度，
棱柱体试块测量其弹性模量，根据测量的结果再调整混凝土配比，并最终确定施工的配合比。 5、 模型相似设计
根据PKPM 计算的结果：
活载的总质量为605.131吨，恒载产生的总质量为7925.505吨，结构的总质量为 8530.637吨。模型的总体积为1991 m 3。
原型混凝土采用的是C30，强度标准值=ck f 20.1MPa ， =tk f 2.01M Pa ，设计值c f ＝14.3MPa ，t f ＝1.43MPa ，弹性模量为30000MPa ，密度为2300kg/m 3。
原型剪力墙和梁中纵筋选用的是HRB335，屈服强度为300MPa ，箍筋选用的是HPB235，屈服强度为210MPa 。
振动台动力试验中要模拟惯性力、恢复力和重力三种力，因为对模型材料的弹性模量、密度的要求很严格，其实质要求p
m l a E l a E ???? ????=????
??
??ρρ，即l a E S S S S =?ρ。依此等式为依据计算出相似比如下：
1) 确定长度相似常数l S ，在本试验中，取l S ＝1/10。 2) 确定应力相似常数σS 。通常，σS ＝E S ，在本试验中： 7333.030000
22000
==
E S ，所以σS ＝E S ＝0.733
3) 确定加速度相似常数a S 。
在动力试验中，加速度相似比是施加动力荷载的主要控制参数，考虑到振动台噪声、台面承载力等因素以及以前的试验经验，加速度相似比通常在2—3之间，但是基于振动台的承载力的限制，本次试验a S 取为3.17。 4) 确定密度相似比ρS
由
l a
E S S S S =?ρ可知 0.7333
2.31
3.170.1E a l S S S S ρ===?? 因此重量相似比3
0.00231m l S S S ρ=?=
则模型重量为0.002317925.505m p m M S M =?=?=18.37吨。 模型的结构质量为4.58吨，则需要施加的附加质量为13.72吨。 活载质量3
om op m l S m ρ==0.001 2.31605.131??=1.39吨
根据地梁的设计计算得到地梁的重量为5吨，因此：
振动台上的总重量为：4.58+13.72＋1.39+5=24.76吨<25吨，符合振动台的重量要求。 此时，试验总的配重为：18.5＋1.37－模型浇筑完成后的实际重量。 吊车的载重为 3＋5＝8吨<14吨，满足吊车的承载力要求。
5) 频率相似比f S
=?
=-ρ
S S S S E
l f 1
5.63 6) 弯矩相似比M S
=?=3
l M S S S σ0.0007333
7) 刚度相似比K S
=?=l K S S S σ0.073
8) 时间相似比t S
==
a
l
t S S S 0.178 表3 振动台模型试验研究相似关系（第一阶段）
6、模型刚性底座设计
刚性地梁的设计见附图1。
7、模型的配筋计算
模型配筋计算原则：对正截面承载能力的控制，依据抗弯能力等效的原则；对斜截面承载能力的模拟，按照抗剪能力等效的原则。
对于原型：
p o
p
p sy
p yv
p
p p s p y p
h
S
A f
V
h A f M ==0
对于模型
m o
p
m sy
m
yv
m
m
m s m y m
h
S
A f
V
h A f M ==0
弯矩相似常数：p p s p y m m s m y p m
M
h A f h A f M M S 00==＝y f l p s
m s S S A A ?? 所以有y
y f l p s f l M
p s
m
s
S S S A S S S A A 2
??=??
=σ 剪力相似常数 s
l
f p
sv
m sv p
o p
p sy p yv
m o p m sy
m yv
p m
V S S S A A h S A f h S A f
V
V
S yv ?
?=
=
= 所以有yv yv yv f s l p
p c p p f s
l p sv l f s v p
sv
m
sv
S S S S u A s S S S S A S S S S A A ??????
? ?
???=???=???=σσρ 原型中剪力墙和梁的纵筋采用的是HRB335，强度标准值为335MPa ，强度设计值为300MPa ， 梁中箍筋采用的是HPB235，强度标准值为235MPa ，强度设计值为210MPa 。因此模型中
抗弯钢筋 y
y f l p s f l M
p s
m
s
S S S A S S S A A 2
??=??
=σ＝0.01p s A 抗剪钢筋=???=???
=yv
yv f s l p sv l f s v p
sv m
sv
S S
S S A S S S S A A σ0.104?s S p sv A
原型加密区箍筋为100mm 间距，非加密区箍筋为200mm 间距。在振动台试验中，箍筋间距非加密区为20mm ，加密区为10mm ，因此=s S 0.1。
箍筋 m
sv A ＝0.104?s S p sv A ＝0.0104p
sv A 8、 绘制模型施工图表
模型施工图见附图2 9、 振动台地震波选取
此试验目的是研究短肢剪力墙高层结构体系动力反应和整体抗震性能。根据当地的自然条件可知，抗震设防烈度为7度，地震动峰值加速度为0.1g ，设计地震分组为第一组，工程场地类别为三类。根据《建筑抗震设计规范》（G B 50011-2001）中地震作用和结构抗震验算
中的规定，采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按下表采用。
表3 时程分析使用地震加速度时程曲线的最大值（2s cm ）
如果在结构物所在场地有实际的强震记录，则用它作为试验输入的地震波是最理想和符合实际情况的。但一般无法得到这种地震记录。在这种情况下，试验输入地震波的选取有两种方法：一是选取与实际建筑物特性、场地土性质相吻合的地震波记录；二是根据需要，用数学方法拟合出人造地震波作为试验输入。
根据工程概况，本次试验的原型结构所在的场地土为III 类场地土，故在试验中选用适用于III 类场地土的El-Centro 波（南北向）。此外，根据指定的地面加速度峰值、频谱特性、地震动持续时间和地震能量拟合了广州人工波作为输入，广州人工波在以广东、福建等地的原型结构为对象的振动台试验中使用较多。
两条波的时域、频域特性分别为： （1）. El-Centro 波
1940年美国Imperial 山谷地震记录，长度为50s ，加速度幅值：NS （南北）方向341.7cm/s 2，EW （东西）方向210.1cm/s 2，UD （垂直）方向206.3 cm/s 2。根据模型相似比，在试验中采用的地震动输入时程如图2，其频谱如图3。
（2）. 广州人工波
根据广州地区的场地特征用数学方法拟合出的人工波，是广东、福建地区进行地震反应分析普遍采用的地震动输入。图4是经过相似比变换后在振动台试验中实际输入的加速度时程，其频谱如图5。
从图3与图5可见，这两种波的频谱结构有一定的差异，广州人工波的能量分布较之El-Centro 波在频域上更为分散，其频谱较为丰富。
-0.1
-0.08-0.06-0.04-0.0200.020.040.060.080.10.1202468101214
图2 El-Centro 波加速度时程
20
40
60
80
100
120
0.0000
0.0005
0.0010
0.0015
0.0020
Frequency (Hz)
A m p l i t u d e
图3 El-Centro 波Fourier 幅值－频率图
-0.15
-0.1
-0.05
0.05
0.1
0.15
00.40.8 1.2 1.62 2.4 2.8 3.2
图4 广州人工波时程
20
40
60
80
100
120
0.000
0.002
0.004
0.006
Frequency (Hz)
A m p l i t u d e
图5 广州人工波Fourier 幅值－频率图
10、试验工况
根据以上规定，实际强震纪录选用EL－CENTRO波（南北向），人工波选用广州人工波，加载过程可以分为以下几个工况：
表4 振动台试验工况表
公路标准振动台法实验装置试验方法
公路标准振动台法实验装置试验方法 摘要:振动台法实验装置分为公路标准和水利标准，其中水利标准是我公司成熟产品，用于测定粗颗粒土的相对密度即无粘性土，公路标准用于测定无粘性自由排水粗料土、巨料土、（包括堆石料）等。 公路标准振动台法实验装置试验方法（干土法）： 1、充分搅拌烘干试样，即使其颗粒分离程度尽可能小；然后大致分成三份。测定并记录空试筒质量。 2、用小铲或漏斗将任一份试样徐徐装入试筒，并注意使颗粒分离程度最小（装填宜使振毕密实后的试样等于或略低于筒高的1/3）抹平试样表面。然后可用橡皮锤或类似物敲击几次试筒壁，使试料下沉。 3、放置合适的加重底板于试料表面，轻轻转动几下，使加重底板与试样表面密合一致。卸下加重底板把手。 4、将试筒固定于振动台面上，装上套筒，并与试筒紧密固定，将合适的加重块置于加重底板上，其上部尽量不与套筒内壁接触。 5、设定振动台在振动频率50Hz下的垂直振动双振幅为0.5mm；或在振动频率60Hz下的垂直双振幅为0.35mm。振动试筒及试样等，在50Hz下振动10min，在60Hz下振动8min。振毕卸去加重块及加重底板。 6、按本规程2—5步骤进行第二层、第三层试料振动压实。但第三层振毕加重底板不再立即卸去。 7、卸去套筒，然后检查加重底板是否与试样表面密合一致，即按压加重底板边缘，看其是否翘起，若翘起则宜在试验报告中注明。 8、将百分表架支杆插入每个试筒导向瓦套中；刷净试筒顶沿面上及加重底板上位于试筒导向瓦两侧测量位置所积落的细粒土，并尽量避免将这些细粒土刷进试筒内，然后分别测读并记录试筒导向瓦每侧试筒顶沿面（中心线处）各三个百分表读数，共12个读数（其平均值即为终了百分表读数Rf）。 9、卸去加重底板，并从振动台面上卸下试筒。在此过程中，尽可能避免加重底板上及试筒沿面上落积的细粒土进入试筒里。如这些细粒土质量超过试样总质量的0.2%，应测定其质量并注明试验报告中。 10、在合适的台称上测定并记录试筒及试样总质量，扣除空试筒质量即为试样质量，或仔细地将试筒里试样全部倒入已知质量的盘中称量。计算最大干密度. 11、重复1—10步骤，直至获得一致的最大干密度值（最好在2%内）。如果发现产生过分的颗粒破碎或者是有棱角的石渣、堆石料或风化弱岩石料，则宜尽量制备足够数量代表性试样，以避免单个试样重复使用。 湿土法，结果整理、压实指标计算请参照相关规范。
地震模拟振动台及模型试验研究进展_沈德建
第22卷第6期2006年12月 结 构 工 程 师S t r u c t u r a l E n g i n e e r s V o l .22,N o .6 D e c .2006 地震模拟振动台及模型试验研究进展 沈德建 1,2 吕西林 1 (1.同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;2.河海大学土木工程学院,南京210098) 提 要 在介绍振动台本身发展的基础上,分析了振动台试验研究内容的扩展、振动台模型试验动态相似关系研究进展、振动台试验方法的发展和振动台试验新的测量方法,提出了振动台模型试验中值得关 注的一些问题。 关键词 振动台,模型试验,动态相似关系,试验方法 R e s e a r c hA d v a n c e s o nS i m u l a t i n g E a r t h q u a k e S h a k i n g T a b l e s a n dMo d e l T e s t S H E ND e j i a n 1,2 L UX i l i n 1 (1.R e s e a r c hI n s t i t u t e o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g a n d D i s a s t e r R e d u c t i o n ,T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200092,C h i n a ; 2.I n s t i t u t e o f C i v i l E n g i n e e r i n g ,H o h a i U n i v e r s i t y ,N a n j i n g 210098,C h i n a ) A b s t r a c t T h e d e v e l o p m e n t o f s h a k i n gt a b l e i s i n d u c e df i r s t i nt h i s p a p e r .T h e e x p a n s i o n o f t h e r e s e a r c h s c o p e o f s h a k i n g t a b l e s i s a n a l y z e d .T h e d y n a m i c s i m i l i t u d e r e l a t i o n s h i p f r o md i f f e r e n t a u t h o r s i s c o m p a r e d a n d r e m a r k e d .T h e d e v e l o p m e n t o f t e s t i n g m e t h o d o n s h a k i n g t a b l e s a n d n e w m e t h o d o n a n a l y z i n g t h e r e s u l t i s a l s o p r e s e n t e d .S o m e v a l u a b l e q u e s t i o n s o n s h a k i n g t a b l e t e s t a r e i n d u c e d a n d m a y b e p a i d g r e a t a t t e n t i o nb y r e -s e a r c h e r s .K e y w o r d s s h a k i n g t a b l e ,m o d e l t e s t ,d y n a m i c s i m i l i t u d e r e l a t i o n s h i p ,t e s t i n g m e t h o d 基金项目:国家自然科学基金重点项目(50338040) 1 概 述 结构振动台模型试验是研究结构地震破坏机理和破坏模式、评价结构整体抗震能力和衡量减震、隔震效果的重要手段和方法。然而,由于振动台本身承载能力、试验时间和经费等的限制,许多时候必须做缩尺模型试验,在坝工模型和高层、超高层建筑中更是如此。 一些新型结构形式,由于其超出了设计规范的要求,往往需要通过实验对其抗震性能做合理的评估。超高层建筑和超大跨度建筑,在理论分析还不完善的情况下,试验,特别是振动台模型试验,是分析其抗震能力的一种有效手段。 线弹性的缩尺模型相似关系已得到了较好的解决,但是许多复杂结构的相似关系、非线性动态 相似关系虽然进行了一些研究,但是还未能得到 较好的解决。一些劲性钢筋混凝土结构、钢管混凝土结构和其他一些新型结构的动态相似关系的 研究还不够深入,有些甚至才刚刚起步。 振动台试验较好地体现了模型的抗震性能,可我们更关心的是由模型的试验结果推算的原型结构的抗震性能,但在这方面尚未形成非常一致的结论,还存在一定的误差,因而精度还有待于进一步的提高。本文介绍国内外振动台模型试验的研究进展。 2 研究的最新进展 2.1 振动台本身的发展 作为美国N E E S 计划的一部分,加州大学圣地亚哥分校(U C S D )于2004年安装M T S 公司制
SSI体系阻尼特性振动台模型试验研究_张之颖
第43卷第2期2010年2月 土 木 工 程 学 报 C H I N AC I V I LE N G I N E E R I N G J O U R N A L V o l .43F e b . N o .2 2010 基金项目:土木工程防灾国家重点实验室重点基金项目(2006-A -02)作者简介:张之颖,博士,副教授收稿日期:2008-09-11 S S I 体系阻尼特性振动台模型试验研究 张之颖1 赵钟斗2 吕西林3 楼梦麟 3 (1.西安交通大学,陕西西安710049;2.韩国仁荷大学,仁川402751; 3.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092) 摘要:土与结构由于材性上的差异,其相互作用体系通常被认为是非经典阻尼体系。在振动台模型试验的基础上,研究软弱地基基础上的土-结构相互作用体系的阻尼特性问题。在递增的振动台模拟地震作用下,通过对模型体系不同部位测点的传递函数、自振频率、模态阻尼比等实测数据的对比,考察S S I 体系合成模态、合成模态阻尼比的存在性及其动力非线性产生后的变化规律。结果表明,土-结构相互作用体系具有十分明显的经典阻尼特性,在S S I 体系抗震设计方法中可以按经典阻尼体系考虑。 关键词:土-结构相互作用;经典阻尼;振动台试验;合成模态中图分类号:T U 435 T U 447 文献标识码:A 文章编号:1000-131X(2010)02-0100-05 S h a k i n g t a b l e t e s t s o f t h e d a m p i n g b e h a v i o r o f S S I s y s t e m s Z h a n g Z h i y i n g 1 C h o C h o n g d u 2 L ǜX i l i n 3 L o u M e n g l i n 3 (1.X i ′a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y ,X i ′a n 710049,C h i n a ;2.I n h a U n i v e r s i t y ,I n c h e o n 402751,K o r e a ; 3.S t a t e K e y L a b o r a t o r y f o r D i s a s t e r R e d u c t i o n i n C i v i l E n g i n e e r i n g ,T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200092,C h i n a )A b s t r a c t :As y s t e m i n v o l v i n g s o i l -s t r u c t u r ei n t e r a c t i o ni s o f t e nc o n s i d e r e da s an o n -c l a s s i c a l d a m p i n gs y s t e m d u et o d i s t i n c t i v e d i f f e r e n c e s b e t w e e nt h em a t e r i a l p r o p e r t i e s o f s o i l a n ds t r u c t u r e .A ne x p e r i m e n t a l i n v e s t i g a t i o nb a s e do n s h a k i n gt a b l et e s t i sc o n d u c t e dt oe x p l o r et h ea c t u a l d a m p i n gb e h a v i o ro f s o f ts o i l -s t r u c t u r ei n t e r a c t i o n s y s t e m .M e a s u r e m e n t s o f t h e t r a n s f e r f u n c t i o n s ,t h e n a t u r a l f r e q u e n c i e s a n dt h e m o d a l d a m p i n gr a t i o s o f d i f f e r e n t p a r t s o f t h e s y s t e mr e v e a l t h e e x i s t e n c e o f c o m p o s i t e m o d e a n d m o d a l d a m p i n g r a t i o a l o n g w i t h n o n l i n e a r d y n a m i c b e h a v i o r o f t h e s o i l -s t r u c t u r e s y s t e m u n d e r g r a d u a l l yi n c r e a s i n ge a r t h q u a k ea c t i o n .T h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t si n d i c a t et h a t t h ec l a s s i c a l d a m p i n g b e h a v i o r i s p r o n o u n c e di ns o i l -s t r u c t u r e i n t e r a c t i o ns y s t e m a n ds e i s m i ca n a l y s i s c a nb e p e r f o r m e db y u s i n g c l a s s i c a l d a m p i n g t h e o r y .K e y w o r d s :s o i l -s t r u c t u r e i n t e r a c t i o n (S S I );c l a s s i c a l d a m p i n g ;s h a k i n g t a b l e t e s t ;c o m p o s i t e m o d e s E -m a i l :z h a n g z h y @m a i l .x j t u .e d u .c n 引 言 多自由度等效黏滞阻尼模型下的动力体系,有经典阻尼体系和非经典阻尼体系之分 [1-2] 。经典阻尼体 系具有一致均匀的阻尼特性,运动方程可在主模态空间解耦,体系具有经典正则模态,存在“振型”概念[3] , 其动力分析可采用传统的“振型分解法”;而非经典阻尼体系,由于体系内部阻尼特性存在较大差异,运动方程在主模态空间无法解耦,体系不具有经典正则模态,没有传统概念上的所谓“振型”,运动方程的求解 将十分困难 [4-5] 。 虽然完全符合经典阻尼特性的实际结构是极少的,一般动力体系都具有不同程度的非经典阻尼特 性,但由于经典阻尼特性能使体系动力分析得到极大 的简化,因此在实用上,在误差允许的条件下,实际工程结构常被近似为经典阻尼体系进行动力分析。 在土木工程中,当结构体系不考虑地基协同作用时,一般被公认可以近似为经典阻尼体系。但当考虑地基-结构相互作用(S o i l -S t r u c t u r eI n t e r a c t i o n ,简称 S S I )时,多数学者认为[6-9] ,由于体系组成材料的不同,各部分材料的耗能特性存在差异,因此,“考虑地基协同作用的体系”不能被近似为经典阻尼特性。现有的一些研究基本也是在此思想认识主导下进行的,而且在这一认识前提下的研究,亦多以公式推导和数值模拟分析为主,对S S I 体系实际阻尼机制的研究甚为欠 DOI :10.15951/j .t m gcxb .2010.02.013
振动台试验方案设计实例
一、振动台试验方案 1试验方案 1.1工程概况 本工程塔楼结构体系为“三维巨型空间框架－钢筋混凝土核心筒”结构体系，主要由4个核心筒、钢骨混凝土（SRC）外框架、3个避难层联系桁架三部分构成，图1-2、图1-3分别是B塔结构体系构成示意图和建筑效果图。特别指出的是本工程在14、24楼层的联系桁架的腹杆以及32、48楼层的斜撑为防屈曲支撑（UBB）构件。设计指标为小震不屈服，大震屈服耗能。具体位置示意见图1-4。 本工程的自振周期约为 6.44秒，超过了《建筑抗震设计规范》(GB-50011-2001)设计反应谱长为6秒的规定。本工程存在5个一般不规则和2个特别不规则类型，5个一般不规则类型分别是扭转不规则、凹凸不规则、刚度突变、构件间断和承载力突变。2个特别不规则是高位转换和复杂连接。 1.2 模拟方案 1、模拟方案选择 动力试验用的结构模型必须根据相似律进行设计，模型动力相似律的建立以结构运动方程为基础，选择若干主要控制参数作为模拟控制的对象，依据Buckingham的π定理，经无量纲分析导出控制参数的无量纲积，据此确定各控制参数的相似比率。 结构动力试验的相似模型大致分为四种： （1）弹塑性模型理论上可以重现结构反应的时间过程，使模型和原型的应力分布一致，并可模拟结构的破坏。由于要严格考虑重力加速度对应力反应的影响，必须满足S a=S g=1（S a=模型加速度/原型加速度，S g为重力加速度相似系数，各相似系数之间的关系见表1），即模型加速度反应与原型加速度反应一致，这一要求大大限制模型材料的选择。因为在缩尺模型中，几何比（S l）很小，在Sa=Sg=1的条件下，要满足Sa=S E/S l Sρ=1，即S l=S E/Sρ，必须使模型材料的弹模
振动台模型试验
01 建筑结构的整体模型模拟地震振动台试验研究，从模型的设计制作、确定试验方案、进行试验前的准备工作、到最后实施试验和对试验报告数据进行处理，整个过程历时较长、环节较多。显然，预先了解和把握振动台试验的总体过程，做到有目的、有计划、有方法，才能较顺利地完成该项工作。介绍将会按照以下顺序依此进行： 1 模型制作 2 试验方案 3 试验前的准备 4 实施试验 5 试验报告 6 试验备份 02 1 模型制作 振动台试验模型的制作，在获得足够的原型结构资料后，至少需要把握这样几个关键环节： （1）依据试验目的，选用试验材料； （2）熟读图纸，确定相似关系； （3）进行模型刚性底座的设计； （4）根据模型选用材料性能，计算模型相应的构件配筋； （5）绘制模型施工图； （6）进行模型的施工。 对上述各条的设计原则以及注意事项等，分述如下。 1.1 选用模型材料 模型试验首先应明确试验目的，然后根据原型结构特点选择模型的类型以及使用材料。比如，试验是为了验证新型结构设计方法和参数的正确性时，研究范围只局限在结构的弹性阶段，则可采用弹性模型。弹性模型的制作材料不必与原型结构材料完全相似，只需在满足结构刚度分布和质量分布相似的基础上，保证模型材料在试验过程中具有完全的弹性性质，有时用有机玻璃制作的高层或超高层模型就属于这一类。另一方面，如果试验的目的是探讨原型结构在不同水准地震作用下结构的抗震性能时，通常要采用强度模型。强度模型的准确与否取决于模型与原型材料在整个弹塑性性能方面的相似程度，微粒混凝土整体结构模型通常属于这一类。以上分析也显现了模型相似设计的重要性。 在强度模型中，对钢筋混凝土部分的模拟多由微粒混凝土、镀锌铁丝和镀锌丝网制成，其物理特性主要由微粒混凝土来决定，有时也采用细石混凝土直接模拟原型混凝土材料，水泥砂浆模型主要是用来模拟钢筋混凝土板壳等薄壁结构，石膏砂浆制作的模型，它的主要优点是固化快，但力学性能受湿度影响较大；模拟钢结构的材料可采用铜材、白铁皮，有时也直接利用钢材。总之，模型材料的选用要综合就近取材及经费等因素，同时要注意强度、弹性模量的换算等。 1.2 模型相似设计 把握大型模型振动台试验，最关键的是正确的确定模型结构与原型结构之间的相似关系。目前常用的相似关系确定方法有方程分析法和量纲分析法两种，它们之间的区别是显而易见的：当待求问题的函数方程式为已知时，各相似常数之间满足的相似条件可由方程式分析得出；量纲分析法的原理是著名的相似定理：相似物理现象的π数相等；个物理参数、个基本量纲可确定()个nkkn[$#8722]π数。当待考察问题的规律尚未完全掌握、没有明确的函数关系式时，多用到这种方法。高层建筑结构模拟地震振动台试验研究中包含诸多的物理量，各物理量之间无法写出明确的函数关系，故多采用量纲分析法。 量纲分析法从理论上来说，先要确定相似条件（π数），然后由可控相似常数，推导其余的相似常数，完成相似设计。在实际设计中，由于π数的取法有着一定的任意性，而且当参与物理过程的物理量较多时，可组成的数也很多，将线性方程组全部计算出来比较麻烦；另一方面，若要全部满足与这些π数相应的相
某建筑振动台试验方案设计
、振动台试验方案 1 试验方案 1.1 工程概况 本工程塔楼结构体系为“三维巨型空间框架－钢筋混凝土核心筒” 结构体系，主要由4个核心筒、钢骨混凝土（SRC外框架、3个避难层联系桁架三部分构成，图1-2、图1-3分别是B塔结构体系构成示意图和建筑效果图。特别指出的是本工程在14、24楼层的联系桁架的腹杆以及32、48楼层的斜撑为防屈曲支撑 （UBB构件。设计指标为小震不屈服，大震屈服耗能。具体位置示意见图1-4 o 本工程的自振周期约为6.44 秒，超过了《建筑抗震设计规范》（GB-50011-2001）设计反应谱长为6秒的规定。本工程存在5个一般不规则和2 个特别不规则类型，5个一般不规则类型分别是扭转不规则、凹凸不规则、刚度突变、构件间断和承载力突变。2个特别不规则是高位转换和复杂连接。 1.2 模拟方案 1 、模拟方案选择 动力试验用的结构模型必须根据相似律进行设计，模型动力相似律的建立以结构运动方程为基础，选择若干主要控制参数作为模拟控制的对象，依据 Buckingham的n定理，经无量纲分析导出控制参数的无量纲积，据此确定各控制参数的相似比率。 结构动力试验的相似模型大致分为四种： （1 ）弹塑性模型理论上可以重现结构反应的时间过程，使模型和原型的 应力分布一致，并可模拟结构的破坏。由于要严格考虑重力加速度对应力反应的影响，必须满足S a=S g=1 （S a=模型加速度/原型加速度，S g为重力加速度相似系数，各相似系数之间的关系见表1），即模型加速度反应与原型加速度反应一致，这一要求大大限制模型材料的选择。因为在缩尺模型中，几何比（S l）很小，在 Sa=Sg=1的条件下，要满足Sa=SE/S l S P=1，即S=S E/S p必须使模型材料的弹模很小或材
振动试验台技术方案
注：一下内容仅供参考。如有雷同，纯属巧合。 振动试验台技术方案 本技术方案是依据要求方提出的振动试验台主要技术参数和标准GB/T8419-2007、GB/T18707.1-2002编制，用于对工程机械座椅、工程机械车灯以及其它零部件进行振动试验的液压振动台系统。详细介绍如下： 一、液压振动台系统的构成和原理方框图 液压振动台系统由液压振动台（含振动台体、台面、电液伺服阀等）、液压油源和管路系统、油源电控、模拟和数字控制系统等几部分构成。 液压振动台系统原理方框图如下。 图 1 液压振动台系统原理方框图
二、液压振动台的设计 液压振动台包括振动台体、台面、伺服阀、传感器及连接过渡等部分，作为执行元件直接带动控制对象动作。 1、要求的主要技术参数 1.1 频率范围：0.5～200Hz 1.2 加速度：0～ 2.5g 1.3 振幅：0～±160 mm 1.4 有效负载：0～400 kg， 1.5 台面大小：1米x 1米 2、最大功能曲线的设计估算 2.1 按规范的PSD设计 可以认为是窄带随机，且是多个试验曲线，我们可以取它们的包络作为评估依据。 表1： EM1 EM2 EM3 EM4 EM5 EM6 EM7 EM8 EM9 Freq 2 2.25 2.25 2.25 3.25 8.5 3.25 3.75 4.5 1.33 RMS 1.39 1.75 1.48 0.82 1.42 1.39 1.82 0.87
图2 根据表1和图2，最大速度发生在EM2，按3∑准则，此处的速度为：0.372m/Sec。但按振幅160mm(O-P)，则等速度与等位移段交越频率为：0.37Hz。而主要技术指标中指定下限频率为0.5Hz，这样一来，160mm（o-P）的行程则浪费。 2.2 按行程、速度和加速度设计 依据标准GB/T8419-2007中5.1条《注：在EM1和EM2的情况下，振动器能够产生振幅最少为±7.5cm，频率为2Hz的模拟正弦振动（见5.4.1）》。此时的速度要达到0.94m/s。 按振幅160mm(O-P)，则等速度与等位移段交越频率为：0.94Hz；按最大加速度2.5g，则等速度与等加速度段交越频率为：4.18Hz。均在要求的工作频率范围内。 2.3 最大功能曲线 综上所述，按照最大行程±160mm，最大速度0.94m/s，最大加速度2.5g和要求的工作频率，最大功能曲线如图3。 频率（Hz） 0.5 0.94 2 4.19 150 200 位移（mm） 160 160 75 35 0.028 0.0038 速度（m/s） 0.5 0.94 0.94 0.94 0.026 0.0048 加速度（g） 0.32 0.56 1.2 2.5 2.5 0.62
振动台模型试验地完整
国家自然科学基金重点项目资助（No. 50338040, 50025821）同济大学土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室研究报告（A20030609-405） 12层钢筋混凝土标准框架 振动台模型试验的完整数据 Benchmark Test of a 12-story Reinforced Concrete Frame Model on Shaking Table 报告编制：吕西林李培振陈跃庆
同济大学 土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室 2004年1月
目录 1 试验概况 (1) 2 试验设计 (1) 2.1 试验装置 (1) 2.2 模型的相似设计 (1) 2.3 模型的设计与制作 (1) 2.4 材料性能指标 (4) 2.5 测点布置 (4) 2.6 加速度输入波 (5) 2.7 试验加载制度 (9) 3 试验现象 (9) 4 试验数据文件 (12) 4.1 AutoCAD文件 (12) 4.2 输入地震波数据文件 (12) 4.3 测点记录数据文件 (12) 4.4 传递函数数据文件 (12)
实用标准文案 12层钢筋混凝土框架结构 振动台模型试验 1 试验概况 试验编号：S10H 模型比：1/10 模型描述：单跨12层钢筋混凝土框架结构 激励波形：El Centro波、Kobe波、上海人工波、上海基岩波 工况数：62 试验日期：2003.6.16 试验地点：同济大学土木工程防灾国家重点实验室振动台试验室 2 试验设计 2.1 试验装置 地震模拟振动台主要性能参数： 台面尺寸 4.0m×4.0m 最大承载模型重25t 振动方向X、Y、Z三向六自由度 台面最大加速度X向1.2g；Y向0.8g；Z向0.7g 频率范围0.1Hz～50Hz 2.2 模型的相似设计 表1中列出了模型各物理量的相似关系式和相似系数。 2.3 模型的设计与制作 模型比为1/10，梁、柱、板的尺寸由实际高层框架结构的尺寸按相似关系折算。原型和模型概况见表2，模型尺寸和配筋图见图1。
振动台试验终极版
一、前言 模拟地震振动台可以很好地再现地震过程和进行人工地震波的试验，它是在试验室中研究结构地震反应和破坏机理的最直接方法，这种设备还可用于研究结构动力特性、设备抗震性能以及检验结构抗震措施等内容。另外它在原子能反应堆、海洋结构工程、水工结构、桥梁工程等方面也都发挥了重要的作用，而且其应用的领域仍在不断地扩大。模拟地震振动台试验方法是目前抗震研究中的重要手段之一。 20世纪70年代以来，为进行结构的地震模拟试验，国内外先后建立起了一些大型的模拟地震振动台。模拟地震振动台与先进的测试仪器及数据采集分析系统配合，使结构动力试验的水平得到了很大的发展与提高，并极大地促进了结构抗震研究的发展。 二、常用振动台及特点 振动台可产生交变的位移，其频率与振幅均可在一定范围内调节。振动台是传递运动的激振设备。振动台一般包括振动台台体、监控系统和辅助设备等。常见的振动台分为三类，每类特点如下： 1、机械式振动台。所使用的频率范围为1~100Hz，最大振幅±20mm，最大推力100kN，价格比较便宜，振动波形为正弦，操作程序简单。 2、电磁式振动台。使用的频率范围较宽，从直流到近10000Hz，最大振幅±50mm，最大 推力200kN，几乎能对全部功能进行高精度控制，振动波形为正弦、三角、矩形、随机，只有极低的失真和噪声，尺寸相对较大。 3、电液式振动台。使用的频率范围为直流到近2000Hz，最大振幅±500mm，最大推力 6000kN，振动波形为正弦、三角、矩形、随机，可做大冲程试验，与输出力（功率）相比，尺寸相对较小。 4、电动式振动台。是目前使用最广泛的一种振动设备。它的频率范围宽，小型振动台频率 范围为0~10kHz，大型振动台频率范围为0~2kHz，动态范围宽，易于实现自动或手动控制；加速度波形良好，适合产生随机波；可得到很大的加速度。原理：是根据电磁感应原理设置的，当通电导体处的恒定磁场中将受到力的作用，半导体中通以交变电流时将产生振动。振动台的驱动线圈正式处在一个高磁感应强度的空隙中，当需要的振动信号从信号发生器或振动控制仪产生并经功率放大器放大后通到驱动线圈上，这时振动台就会产生需要的振动波形。组成部分：基本上由驱动线圈及运动部件、运动部件悬挂及导向装置、励磁及消磁单元、台体及支承装置。 三、组成及工作原理 地震模拟振动台的组成和工作原理 1.振动台台体结构 振动台台面是有一定尺寸的平板结构，其尺寸的规模由结构模型的最大尺寸来决定。台体自重和台身结构是与承载试件的重量及使用频率范围有关。一般振动台都采用钢结构，控制方便、经济而又能满足频率范围要求，模型重量和台身重量之比以不大于2为宜。振动台必须安装在质量很大的基础上，基础的重量一般为可动部分重量或激振力的10~20倍以上，这样可以改善系统的高频特性，并可以减小对周围建筑和其他设备的影响。 2.液压驱动和动力系统
7-振动台模型试验设计方法研究
振动台模型试验设计方法研究 王磊陈华 四川省建筑科学研究院，四川成都，６１００８１ ［摘要］ 由结构的振动台模型试验结果来考察真实结构的动力特性，是研究工程结构地震反应的试验研究方法之一，根据不同的试验目的来设计模型试验，不同的试验目的采用不同的模型相似律，在振动台模型试验中是非常重要的，明确了土工结构在振动台模型试验中的相似问题。 Ｍｏｄｅｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓｈａｋｉｎｇ Ｔａｂｌｅ Ｔｅｓｔｓ Ｗａｎｇ ＬｅｉＣｈｅｎ Ｈｕａ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， Ｃｈｅｎｇｄｕ， ６１００８１， Ｃｈｉｎａ［ Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｉｔ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｕｎｄｅｒ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ． Ｔｅｓｔｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｉｍｉｌｉｔｕｄｅ ｒｕｌｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ． Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｓｉｍｉｌｉｔｕｄｅ ｒｕｌｅｓ ａｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｓｔ ｐｕｒｐｏｓｅ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｓｉｍｉｌｉｔｕｄｅ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． ［ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ； ｔｅｓｔｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ； ｓｉｍｉｌｉｔｕｄｅ ｒｕｌｅ
振动台试验全过程介绍
振动台试验全过程介绍 建筑结构的整体模型模拟地震振动台试验研究，从模型的设计制作、确定试验方案、进行试验前的准备工作、到最后实施试验和对试验报告数据进行处理，整个过程历时较长、环节较多。显然，预先了解和把握振动台试验的总体过程，做到有目的、有计划、有方法，才能较顺利地完成该项工作。介绍将会按照以下顺序依此进行： 1 模型制作 2 试验方案 3 试验前的准备 4 实施试验 5 试验报告 6 试验备份 1、模型制作 振动台试验模型的制作，在获得足够的原型结构资料后，至少需要把握这样几个关键环节： （1）依据试验目的，选用试验材料； （2）熟读图纸，确定相似关系； （3）进行模型刚性底座的设计； （4）根据模型选用材料性能，计算模型相应的构件配筋； （5）绘制模型施工图； （6）进行模型的施工。 对上述各条的设计原则以及注意事项等，分述如下。 1.1 选用模型材料 模型试验首先应明确试验目的，然后根据原型结构特点选择模型的类型以及使用材料。比如，试验是为了验证新型结构设计方法和参数的正确性时，研究范围只局限在结构的弹性阶段，则可采用弹性模型。弹性模型的制作材料不必与原型结
构材料完全相似，只需在满足结构刚度分布和质量分布相似的基础上，保证模型材料在试验过程中具有完全的弹性性质，有时用有机玻璃制作的高层或超高层模型就属于这一类。另一方面，如果试验的目的是探讨原型结构在不同水准地震作用下结构的抗震性能时，通常要采用强度模型。强度模型的准确与否取决于模型与原型材料在整个弹塑性性能方面的相似程度，微粒混凝土整体结构模型通常属于这一类。以上分析也显现了模型相似设计的重要性。 在强度模型中，对钢筋混凝土部分的模拟多由微粒混凝土、镀锌铁丝和镀锌丝网制成，其物理特性主要由微粒混凝土来决定，有时也采用细石混凝土直接模拟原型混凝土材料，水泥砂浆模型主要是用来模拟钢筋混凝土板壳等薄壁结构，石膏砂浆制作的模型，它的主要优点是固化快，但力学性能受湿度影响较大；模拟钢结构的材料可采用铜材、白铁皮，有时也直接利用钢材。总之，模型材料的选用要综合就近取材及经费等因素，同时要注意强度、弹性模量的换算等。 1.2 模型相似设计 把握大型模型振动台试验，最关键的是正确的确定模型结构与原型结构之间的相似关系。目前常用的相似关系确定方法有方程分析法和量纲分析法两种，它 们之间的区别是显而易见的：当待求问题的函数方程式为已知时，各相似常数之间满足的相似条件可由方程式分析得出；量纲分析法的原理是著名的相似定理：相似物理现象的π数相等；个物理参数、个基本量纲可确定π数。当待考察问题的规律尚未完全掌握、没有明确的函数关系式时，多用到这种方法。高层建筑结构模拟地震振动台试验研究中包含诸多的物理量，各物理量之间无法写出明确的函数关系，故多采用量纲分析法。 量纲分析法从理论上来说，先要确定相似条件（π数），然后由可控相似常数，推导其余的相似常数，完成相似设计。在实际设计中，由于π数的取法有着一定的任意性，而且当参与物理过程的物理量较多时，可组成的数也很多，将线性方程组全部计算出来比较麻烦；另一方面，若要全部满足与这些π数相应的相似条件，将会十分苛刻，有时是不可能达到也不必要达到的。综合上述两点，可采用更为实用的设计方法，即先选取可控相似常数，利用一种近似量纲分析法的方法，求出其余的相似常数。在整个过程中，并不需要明确的求出诸多π数的表达式。
振动台试验数据处理指点
振动台试验的数据量大，常规的数据处理的办法可能效率极低，拟采用Matlab编程的方法解决此问题，作为规划，也为了备忘，整理需完成的 内容如下： 1. 起始零点的调整； 按照台面加速度时程最大值与原始波形最大值重合的方法，已经完成。 2. 峰值调整； 试验时最大加速度峰值可能与目标值略有偏差，按线性方法调整，已经完成。 3. 时程曲线基线调整 考虑到部分时程曲线有趋势项，进行去趋势项操作，可挑战拟合阶数。已经完成。 4. 滤波 部分时程曲线含有高频噪声，采用带通滤波的方法滤波。结合积分的滤波已经完成，单独滤波部分未完成。 5. 时程曲线积分 对加速度时程曲线进行两次积分，采用频域积分的办法。已经完成。 6. 各通道之间的运算 考虑进行各通道之间的运算（如求层间位移），未完成。 7. 应变数据时标的调整 由于应变数据的采集与加速度时程的时标不一致，考虑一种合适的方法进行应变数据的时标调整。未完成。 8. 位移数据的时标调整 与应变数据一样，考虑调整位移数据的时标调整。未完成。 9. GUI界面 考虑到易用性，采用MATLAB的GUI编程，降低使用难度。未完成。 振动台试验非常关心结构的动力特性及其变化,常用的测试方法有:1.白噪声扫描;2.敲击激振法; 经验证,采用地震波激振的方法同样可以得出其自振频率的分布,利用求输入信号(通常为台面加速度信号)与输出信号(如顶层加速度)之间 的传递函数. MATLAB中可采用语句: [Txy,F]=tfestimate(x(:,3),x(:,12),1024,[],[],128); 其中:x(:,3),x(:,12)分别为输入和输出信号列,128为采样频率. 加速度信号由于测试方便,在振动台试验中有广泛的应用,加速度信号进行两次积分后就是位移的信号,但由于常数的存在,往往发生积分结果的漂移. 采用加速度信号的频域积分可以解决此问题，根据王济的《MATLAB在振动信号处理中的应用》中的程序，编程后运行效果良好。 按照王济的《MATLAB在振动信号处理中的应用》一书的原程序，我运行验证是可行的。运行结果（采样频率128Hz，多项式阶数：3）：
地下综合管廊大型振动台模型试验研究-地震工程与工程振动
第28卷第6期2008年12月 地 震 工 程 与 工 程 振 动J OURNAL OF EARTHQUAK E ENG I N EER I NG AND ENG I NEER I NG V I BRAT ION V o.l 28N o .6 D ec .2008 收稿日期:2008-03-28; 修订日期:2008-07-09 基金项目:土木工程防灾国家创新研究群体项目(50621062) 作者简介:史晓军(1974-),男,博士研究生,主要从事地下结构抗震研究1E-m ai:l s x j 149@163.co m 文章编号:1000-1301(2008)06-0116-08 地下综合管廊大型振动台模型试验研究 史晓军1,陈 隽1,2,李 杰1,2 (1.同济大学,上海200092;2.土木工程防灾国家重点实验室,上海200092) 摘 要:针对地下综合管廊缺乏抗震研究的现状,开展了地下综合管廊大型振动台模型试验研究。 试验中除对通常的地下结构振动台试验中常规地震响应进行了测量外,还测量了模型场地水平位 移、模型结构的层间位移、模型结构内钢筋应变。同时,通过自行设计的接触面土体滑移传感器测量 了结构顶板接触面土体滑移。本文对模型结构的动力响应以及接触面和周围土体地震响应规律进 行了分析。结果表明:在地震作用下地下综合管廊的地震加速度响应服从周围土体的地震响应,其 响应幅值不会大于周围土体的加速度响应幅值;结构内力最大部位出现在结构的角部,并且内力随 着地震动强度的增加而增大;地下综合管廊接触面土压总体上随着地震动强度的增加而增大,侧板 和顶、底板的土压力分布模式不同;在水平地震作用下,地下综合管廊会产生顶、底板之间的相对位 移,同时伴随着横截面内的刚体转动;地下综合管廊壁板与土接触面的作用力是结构产生内力的直 接原因,其中侧壁土压起主要作用。 关键词:地下综合管廊;振动台试验;接触面土体滑移;层间位移 中图分类号:P315195216 文献标志码:A Shaking table test on underground utility tunnel SH I X iao j u n 1,C H EN Jun 1,2,LI Ji e 1,2 (1.Tong jiUn i versit y ,Shangha i200092,C h i na ; 2.S tat e K ey Laborat ory f or D is aster Reduction i n C i v ilEng i neeri ng ,Shanghai 200092,C hina)Abst ract :Large scale shaking tab le test on under g r ound utility tunnel is conducted to i n vesti g ate its seis m ic per -f o r m ance .During the test so il disp lace m en,t structura l displace m ent and stra i n o f steel are m easured.M o reover ,a special sensor is desi g ned to m easure the sli p page bet w een so il surface and struct u ra l surface .A ll t h ese data are an -alyzed in ter m s of so il responses and structura l responses .The resu lts sho w tha t structura l acce leration responses are m a i n l y caused by the acce leration of surrounding so i,l and its a m p litude is less than that o f soi.l M ax i m um str uctur -al stra i n appears on corners o f the structure and increases w ith the i n crease o f input a m p litude .The so ilpressure of contact surface increases w ith the i n crease o f ex citation i n tensity .The pattern o f so il pressure d istri b uti o n on side w a lls is d ifferent fr o m that on t h e top and botto m plate .Side w a ll so il pressure is m ore i m portant t h an that on top and botto m p late for structura l stra i n response . K ey w ords :underground utility tunne;l shaki n g tab le m odel tes;t contact surface so il slippage ;layer displace m ent 引言 地下综合管廊,又称共同沟,是将燃气、电力、电信、给排水等两种或两种以上的生命线工程设施共同敷