结构实验技术讲稿动力部分第012次

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1、1苏州科技学院土木工程学院结构实验技术田石柱教授2二、地震模拟振动台试验在地震模拟振动台上进行动力试验，具有其它抗震动力与静力试验不同的特点，地震模拟振动台能再现各种形式的地震波，它为试验的多波输入分析提供了可能，它可以模拟若干次地震现象的初震主震以及余震的全过程，因此就可以了解试验结构在相应各个阶段的力学性能，从而可给予人们直观了解和认识地震对结构产生的破坏现象。它可以按照人们的要求，借助于人工地震波的研究及输入，模拟在任何场地上的地面运动特性。3台面尺寸：20米×15米台面承重：1200吨三方向六自由度Dr.MasayoshiNakashi

2、ma(中岛正爱教授)4台面尺寸：6.1米×6.1米台面承重：60吨三方向六自由度中国建筑科学研究院(国内最大）5近年来，振动台阵列开始投入使用。3个振动台组成一个振动台阵列进行桥梁结构的地震模拟振动台试验。3个振动台可以在一个方向上同步运动，也可以根据桥梁实际场地的差异，分别输入不同的地震波进行试验。这种振动台阵列可以进行较大尺寸的结构模型试验。6内华达州立大学雷诺分校—振动台阵UniversityofNevada，Reno台面尺寸：4.3米×4.5米台面承重：50吨7重庆交通科研设计院两台台阵台面尺寸A：3米×6米台面尺寸B：3米×6米A台面

3、承重：35吨B台面承重：35吨8UniversityofCaliforniaSanDiegoUniversityatBuffalo,TheStateUniversityofNewYork美国NEES计划：NetworkforEarthquakeEngineeringSimulationhttp://www.nees.org9§2.8结构抗震试验方法地震模拟振动台在抗震研究中的作用。研究结构的动力特性，破坏机理及震害原因。验证抗震计算理论和计算模型的正确性。研究动力相似理论，为模型试验提供依据。检验产品质量，提高抗震性能，为生产服务。为结构抗震静

4、力试验，提供试验依据。10振动台是用来产生模拟地震地面运动，对结构的抗震性能进行研究。如图为地震模拟振动台的示意图。试验时，振动台台面产生要求的地面运动，其运动规律与结构遭遇地震时的运动规律相同。安装在振动台上的模型结构受到台面运动的加速度作用，产生惯性力，从而再现地震对结构的作用。11振动台运动维数（振动方向）地震引起的地面运动非常复杂，一般情况下，地震地面运动由6个自由度的运动分量组合而成，即2个水平方向、l个垂直方向的直线运动和绕3个坐标轴方向的旋转运动。最简单的地震模拟振动台为水平单向振动台，它只有一个方向的运动。最复杂的振动台包含所有

5、6个自由度的运动。12六自由度地震模拟振动台：由振动台台面、电液伺服作动器、控制系统和数据采集系统组成。多个电液伺服作动器可使振动台台面实现任意方向上的移动和绕任意轴的转动。试验时，将地震地面运动的有关数据输入到计算机，作为振动台台面的运动数据，计算机将输入的地震运动数据转换为台面的运动数据，再对电液伺服作动器发出控制指令，电液伺服作动器推动振动台台面实现地震地面运动模拟。13§2.8结构抗震试验方法地震地面运动数据来自地震观测台网的地震记录，这些地震记录一般为地震地面运动的速度或加速度。在结构抗震设计中，也是根据地面加速度来计算结构受到的惯性

6、力。因此，进行振动台试验时，输入到计算机的地震运动大多为地面运动加速度，相应的电液伺服作动器的控制目标也应包括加速度。14控制方式：目前，较先进的振动台采用三参量控制技术，将振动台的位移、速度和加速度均作为控制目标。当振动台的振动频率较高时，位移较小而加速度较大，采用加速度为控制目标可以获得较高的相对控制精度。低频振动时则正好相反，采用位移控制可以得到较高的相对控制精度。在振动台台面安装了加速度、速度和位移传感器，这些传感器采集的信号均反馈至控制系统的计算机，计算机根据误差最小的原则实时选择控制参量，使振动台准确地再现输入的地震波。15地震模拟

7、振动台的主要技术参数如下：(1)台面尺寸和台面最大负载台面尺寸决定了进行试验的结构模型平面尺寸。在静载试验或拟静载试验(低周反复荷载试验)中，常常忽略结构受力单元的空间联系，取试验结构模型为平面结构模型，例如，平面框架结构。平面外的稳定问题通过试验装置解决。但在地震模拟振动台试验中，即使是单向地震模拟试验，结构模型也应为空间模型。台面尺寸越大，结构模型的尺寸就可以越大，试验结构的性能也就越接近真实结构的性能。目前。世界上最大的振动台台面尺寸为20m×15m(日本)。16大型地震模拟振动台多采用电液伺服作动器作为驱动单元，振动台试验中，运动部件的

8、最大加速度取决于电液伺服作动器的最大推力和运动部件的质量。这里，运动部件就是指振动台台面和试验结构模型。因此，振动台试验中，试验结构模型的平面尺寸受振