实时混合试验文献综述

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1、同济大学硕士学位论文抗震混合试验系统构建研究第1章绪论1.1引言地震，作为一种在全世界范围内频繁发生的自然现象，在人类历史上造成过多次严重的损害[1]。强烈地震可以瞬间对土木结构和基础设施造成严重的震害，如房屋建筑倒塌、堤坝溃决、桥梁垮塌、道路中断、城市管道、输电线路等生命线工程损毁。此外，大地震还时常伴有多种次生灾害，如日本311地震后引发的海啸，关东大地震后造成城市大面积火灾，汶川地震后多发的山体滑坡、泥石流及堰塞湖等。地震及其次生灾害会对人类社会造成极大的财产损失和人员伤亡，甚至严重影响社会发展。中国是世界上地震较多的国家之

2、一，历史上曾经发生过多次损失惨重的地震灾害。在我国社会主义现代化建设的伟大历史进程中，城市化是社会进步的主要标志之一。而随着城市规模的迅速扩大导致人口与财富的高度集中，也导致城市安全问题与灾害危害性的日趋加重。由于我国是人口大国，城市人口密度高，各类自然灾害，尤其是地震灾害，造成的人员伤亡和对城市威胁的风险程度往往要高于其他国家。我国有22个省会城市和三分之二的百万以上人口的大城市位于地震高危险区，这充分说明了在我国城市化进程中加强土木工程防震抗震研究的极端重要性和紧迫性。目前，由于地震灾害具有巨大的不确定性且后果严重，加之地震准

3、确预报仍然是全球性的难题，因此世界各国面对地震的应对策略主要着眼于提高工程结构抵御地震的能力[2]。由于现阶段人们对于工程结构和材料的认识还不够深入，尤其对于结构破坏过程中出现的非线性现象认识有限，如结构在强震下能量耗散机制和破坏机理尚无理论能够很好描述，因此无法精确地预测材料、构件及结构在地震中复杂受力状态下的动力响应，对于整体结构的抗震性能难以单纯依据理论分析给出准确的结果。所以，在现阶段结构抗震试验仍是抗震减灾研究中一项重要的研究手段，是观察结构地震下表现，获取抗震知识、构建抗震理论的重要途径[3]。结构抗震试验经过若干年发

4、展，目前获得广泛认可和普遍应用的传统抗震试验方法主要有三种，即拟静力试验、振动台试验和拟动力试验。得益于近20年来在计算机、电子、液压伺服技术和现代控制理论等方面的进步，现在基于拟动力试验的理论基础上又发展出一种新兴的抗震试验方法，即混合试验（HybridTesting）方法。混合试验可以实现快速甚至实时加载，对于加载速率敏感的构件，如阻尼器、支座等，能更好的模拟其地震作用下的响应。混合试验试验构件缩尺同济大学硕士学位论文抗震混合试验系统构建研究比大，甚至可以制作局部足尺模型，能较好的解决尺寸效应、相似比不满足等问题，且模型制作成

5、本及设备使用成本较低。因此，融合了拟动力试验、振动台试验和子结构试验技术的混合试验方法弥补了传统抗震试验方法的缺陷，作为一种新兴的抗震试验方法，具有较好的研究价值和应用前景。1.2抗震试验技术研究发展现状1.2.1拟静力试验拟静力试验又称低周往复加载试验，是目前研究结构或构件受力及变形能力时所采用最广泛的方法。拟静力试验是指假定结构位移按照某种特定模式（如位移按照第一振型），利用反力墙（反力架）和作动器，对结构或结构构件施加多次循环往复荷载或位移作用，模拟结构在地震作用下往复运动的变形或破坏特点。拟静力试验能获取结构在地震作用下的

6、恢复力特性，确定滞回特性用于衡量结构或者构件的耗能能力以及确定骨架曲线、初始刚度、退化刚度等退化参数，最后可以研究结构的破坏模式、破坏机理，为改进设计提供依据[3][4]。拟静力试验主要有以下三个优点：（1）应用广泛，几乎所有结构或结构构件都可以通过拟静力试验获取诸多参数；（2）历史悠久，应用于拟静力试验的理论丰富而扎实；（3）试验手段简单稳定，对设备要求低，可靠度好，不同试验的数据也有较好的可参考性。因此，拟静力试验是目前抗震试验研究中应用最广泛的试验方法[5]。考虑到实际结构多为多自由度体系，而地震作用也有多方向性，学者们对拟

7、静力试验的加载规则也进行了拓展研究[5][6]。由于拟静力试验方法本身的特性，决定了它也存在一些缺陷和局限性：（1）加载速率低，因此主要用于获得构件的刚度、承载力及滞回特性等信息；（2）加载制度是事先确定的，在不同的加载制度下进行试验结果也可能不一样；（3）多以构件为试验对象，无法考虑整体结构在地震下的性能；（4）对于试验中试件何时开裂、何时达到屈服仍无很好的鉴定标准。1.2.2地震模拟振动台试验地震模拟振动台试验是目前抗震试验手段中最直接的方法。其原理是将结构模型放置在刚性台面上，利用电液伺服作动器驱动台面重现地震波。振动台可以

8、实时再现地震作用，模拟地震的全过程，是目前在试验室中研究结构模型地震反应和破坏机理最直接也是最准确的方法。振动台试验被广泛应用于研究结构动力特性和抗震性能，检验大型设备抗震性能，以及对于高层、超高层以及超限结构进行缩尺模型的振动台试验，以验证其抗震