多跨桥梁结构的网络协同拟动力实验研究.pdf

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1、第25卷第3期华中科技大学学报(城市科学版)VO1．25NO．32008年9月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Sep．2008多跨桥梁结构的网络协同拟动力实验研究蔡新江，田石柱‘哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150090)摘要：多跨桥梁结构具有体型巨大、结构复杂等特点，一般仅利用数值模拟或局部构件试验进行研究，随着全世界结构实验室的升级改造，使得通过抗震实验方法对其进行抗震研究成为可能；本文首先介绍目前国内外具代表性的多跨桥梁的抗震实验方法，包括美国NEES的Fast—Most试验、台湾地区ISEE的多跨桥梁混合试验、日本的高架桥拟动力

2、混合试验等；然后重点阐述国内外高校联合开展的基于NetSLab平台的多跨桥梁FRP加固钢混短柱的网络协同拟动力实验。结果表明：网络协同拟动力实验作为一种新型的结构抗震实验研究手段，具有资源共享、协同工作等特点，针对多跨桥梁结构具有很强的可行性和有效性；最后，结合其它结构类型提出了一些建议和展望。关键词：多跨桥梁结构；抗震实验方法；网络协同拟动力实验；NetSLab中图分类号：U441．3：TU317．1文献标识码：A文章编号：1672—7037(2008)03—0074—04多跨桥梁结构的地震反应分析比较复杂，以入地震动，仅靠增大台面尺寸难以满足要求⋯。多往由于设备和经济条

3、件的限制，只能进行数值模台阵地震模拟振动台实验方法的思想是利用多个拟或小比例局部构件试验。但是数值模拟中模型可移动的子台阵组合成大型台阵，来模拟大型复很难反映构件的真实特性，并且由于相似条件等杂结构遭受多维多点地震激励。问题，小比例局部构件试验难以反映整体结构的1．2网络协同拟动力实验方法抗震性能。因此，对于大型复杂结构、超出抗震传统拟动力实验方法中，输入地震动的选择规范规定的结构和新型结构体系，必须进行大比是任意的，导致结构反应随输入不同而不同；另例甚至足尺的抗震试验以补充理论分析的不足。外，利用有限的作动器模拟地震作用，导致结构传统抗震实验方法包括拟静力实验方法、地必须

4、被简化为有限的自由度，但随着结构的大型震模拟振动台实验方法和拟动力实验方法，依然化和复杂化，很难在有限自由度下讨论问题l2】。网难以对多跨桥梁结构进行抗震研究；随着全世界络协同拟动力实验方法的思想是构建一个基于网结构实验室的升级改造，使得能够通过现代抗震络的结构实验室，解决设备远程控制、多计算机实验方法对其进行研究，本文主要介绍了现代抗联机工作及远程在线观测等三方面问题。设置多震实验方法及其在多跨桥梁结构中的一些应用和个试验子结构和计算子结构，利用互联网传递和展望。反馈控制数据，将具有不同特色的实验设备连接起来共同完成一个大型抗震试验。1现代抗震实验方法1．3混合实验方法混

5、合实验方法是指将结构重要部位作为试验1．1多台阵地震模拟振动台实验方法子结构，放置在振动台上进行地震输入，而该子传统振动台实验，由于台面尺寸和承载力的结构与计算子结构间的连接反应由布置在模型顶限制，模型缩尺较大，难以满足全部相似定律，面和侧面的作动器(连接子结构)来模拟，振动且还需将台面输入加速度放大以减小附加配重，台与作动器实时配合完成试验J。混合实验方法结造成结果失真；另外，对于大跨度结构如桥梁、合了地震模拟振动台实验方法与拟动力实验方法管线等，结构各部位受地震作用不同，需多点输各自的优势，是值得深入研究的抗震实验方法。收稿日期：2008—03—05作者简介：蔡新江(1

6、981)，男(满族)，黑龙江五常人，博士研究生，研究方向为网络协同拟动力实验，caixinjiang77@126．com。基金项目：国家自然科学基金重点项目(50338020)；国家自然科学基金重大研究计划重点项目(90715036)。第3期蔡新江等：多跨桥梁结构的网络协同拟动力实验研究·75·桥墩的桥梁，其中3根分别在台湾的NCREE，NTU2桥梁抗震实验国内外研究概况和加拿大的Carleton进行真实试验，另1根进行数值模拟；试验采用了数据库方法1，实验系统见2．1美国NEES图3所示。地震工程网络模拟系统(NEES)的目标是建立一种网络化的研究资源，将分布于各地的资源

7、进行共享，建立新一代具有协同控制和远程观测能力的实验系统。它将提供先进的试验能力来验证更为复杂的理论分析和数值计算，从而改善抗震设计。盛2．1．1Fast—MOST试验~ty,asEnglne2004年7月NEES网格的五所大学合作进行—_———了分布子结构快速混合模拟实验(Fast—MOST)。模型为一座含五根桥墩的六跨桥梁，其中协调控制图3ISEE桥梁混合试验系统系统设在Bufalo，Berkeley和Bufalo作为试验子2．3日本的高架桥远程协同拟动力实验结构；Lehigh、Colorado和UIUC作为计