地震模拟振动台试验12次课45PPT课件下载推荐.ppt
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6.16.1米米6.16.1米米台面承重:
6060吨吨三方向六自由度三方向六自由度中国建筑科学研究院中国建筑科学研究院(国内最大)国内最大)LabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu4近近年年来来,振振动动台台阵阵列列开开始始投投入入使使用用。
33个个振振动动台台组组成成一一个个振振动动台台阵阵列列进进行行桥桥梁梁结结构构的的地地震震模模拟拟振振动动台台试试验验。
33个个振振动动台台可可以以在在一一个个方方向向上上同同步步运运动动,也也可可以以根根据据桥桥梁梁实实际际场场地地的的差差异异,分分别别输输入入不不同同的的地地震震波波进进行行试试验验。
这这种种振振动动台台阵阵列列可可以以进进行行较较大大尺尺寸的结构模型试验。
寸的结构模型试验。
LabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu5内华达州立大学内华达州立大学雷诺分校雷诺分校振动振动台阵台阵UniversityofNevada,Reno台面尺寸:
4.34.3米米4.54.5米米台面承重:
5050吨吨LabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu6重庆交通科研设计院重庆交通科研设计院两台台阵两台台阵台面尺寸台面尺寸AA:
33米米66米米台面尺寸台面尺寸BB:
33米米66米米AA台面承重:
3535吨吨BB台面承重:
3535吨吨LabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu7UniversityofCaliforniaSanDiegoUniversityatBuffalo,TheStateUniversityofNewYork美国美国NEES计划:
计划:
NetworkforEarthquakeEngineeringSimulationhttp:
/www.nees.orgLabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu82.8结构抗震试验方法结构抗震试验方法地震模拟振动台在抗震研究中的作用。
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。
为结构抗震静力试验,提供试验依据。
LabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu9振动台是用来产生模拟地震地面运动,对结构的抗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。
震性能进行研究。
试验时,振动台台面产生试验时,振动台台面产生要求的地面运动,其运动规律要求的地面运动,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结构受到台面运动的加速度作用,产生惯性力,从而再现地用,产生惯性力,从而再现地震对结构的作用。
震对结构的作用。
LabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu10振动台运动维数(振动方向)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,地震引起的地面运动非常复杂,一般情况下,地震地面运动由地震地面运动由66个自由度的运动分量组合而成,即个自由度的运动分量组合而成,即22个水平方向、个水平方向、ll个垂直方向的直线运动和绕个垂直方向的直线运动和绕33个坐标个坐标轴方向的旋转运动。
最简单的地震模拟振动台为水轴方向的旋转运动。
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振动台包含所有66个自由度的运动。
个自由度的运动。
LabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu11六自由度地震模拟振动台六自由度地震模拟振动台:
由振动台台面、电液伺:
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。
伺服作动器推动振动台台面实现地震地面运动模拟。
LabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu122.8结构抗震试验方法结构抗震试验方法地震地面运动数据地震地面运动数据来自地震观测台网的地震记录,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。
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力。
因此,进行振动台试验时,输入构受到的惯性力。
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的电液伺服作动器的控制目标也应包括加速度加速度。
LabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu13控制方式控制方式:
目前,较先进的振动台采用三参量控制技:
目前,较先进的振动台采用三参量控制技术,将振动台的术,将振动台的位移、速度和加速度位移、速度和加速度均作为控制目标。
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,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。
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,使振动台准确地控制参量,使振动台准确地再现输入的地震波。
再现输入的地震波。
LabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu14地震模拟振动台的主要技术参数如下:
地震模拟振动台的主要技术参数如下:
(1)
(1)台面尺寸和台面最大负载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或拟静载试验(低周反复荷载试验低周反复荷载试验)中,常常忽略结构受力单中,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。
但在地面框架结构。
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。
世大,试验结构的性能也就越接近真实结构的性能。
世界上最大的振动台台面尺寸为界上最大的振动台台面尺寸为20m15m(20m15m(日本日本)。
LabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu15大型地震模拟振动台多采用电液伺服作动器作为驱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,运动部件的最大加速度取动单元,振动台试验中,运动部件的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。
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因此,振动台试验中,试验结构模型的平面尺寸受振动台平面尺寸限制,振动台平面尺寸限制,试验结构模型的重量也要受试验结构模型的重量也要受到振动台最大负载能力的限制到振动台最大负载能力的限制。
LabofProf.TianShizhuLabofProf.TianShizhu16
(2)
(2)台面运动自由度台面运动自由度理论上,地震模拟振动台可以有理论上,地震模拟振动台可以有66个自由度,也就是说,基于个自由度,也就是说,基于现代工业技术制造的地震模拟振动台可以使振动台现代工业技术制造的地震模拟振动台可以使振动台再现全部再现全部地震地面运动地震地面运动。
但在工程实践中,地震记录很少有地面运动。
但在工程实践中,地震记录很少有地面运动的旋转分量。
这与强震观测有关。
我们知道,强震观测仪记的旋转分量。
我们知道,强震观测仪记录的地震运动为仪器安装位置的直线运动,这个直线运动应录的地震运动为仪器安装位置的直线运动,这个直线运动应该包含了旋转分量。
但如果要通过强震观测仪确定地震引起该包含了旋转分量。
但如果要通过强震观测仪确定地震引起的地面旋转运动,就必须知道转动中心。
由于地震运动的复的地面旋转运动,就必须知道转动中心。
由于地震运动的复杂性,目前可用的地震记录大多为观测点的杂性,目前可用的地震记录大多为观测点的地面直
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