層狀雙向剪切模型箱的設(shè)計(jì)及振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)證

1、層狀雙向剪切模型箱的設(shè)計(jì)及振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)證學(xué) 生：梅衍導(dǎo) 師：李振寶 教授日 期：2015.12Contents 目錄04 自由場(chǎng)試驗(yàn)與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計(jì)03 試驗(yàn)準(zhǔn)備05 結(jié)語(yǔ)04 自由場(chǎng)試驗(yàn)與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計(jì)03 試驗(yàn)準(zhǔn)備05 結(jié)語(yǔ) 1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)布置模型箱示意圖 模型箱是 地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的重要設(shè)備層狀剪切模型箱在消除邊界效應(yīng)和滿足土體的水平層狀變形方面具有較好的特性采用兩個(gè)地震激勵(lì)來(lái)代替綜合管廊上實(shí)際的多點(diǎn)激勵(lì)提出2 -范數(shù)偏差方法 對(duì)模型箱邊界效應(yīng)進(jìn)行定量分析和對(duì)比04 自由場(chǎng)試驗(yàn)與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計(jì)03 試驗(yàn)準(zhǔn)備

2、05 結(jié)語(yǔ) 2 試驗(yàn)概況：設(shè)計(jì)了兩個(gè)完全相同的模型箱，尺寸為(長(zhǎng)寬高)3.0m1.8m1.92m,，由16層彼此獨(dú)立的矩形鋼框架疊合而成，中部斷開, 形成方形空洞，尺寸為520mm520mm橫向激振時(shí)層狀剪切模型箱設(shè)計(jì)圖(單位:mm)縱向激振時(shí)層狀剪切模型箱設(shè)計(jì)圖(單位:mm)試驗(yàn)中的層狀剪切模型箱模型結(jié)構(gòu)接頭位置示意04 自由場(chǎng)試驗(yàn)與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計(jì)03 試驗(yàn)準(zhǔn)備05 結(jié)語(yǔ) 3 雙臺(tái)陣振動(dòng)臺(tái)的主要技術(shù)指標(biāo):每單臺(tái)的臺(tái)面尺寸3m6m,，最大載重35t,，最大縱向位移150mm,，最大橫向位移150mm， 最大加速度1.0g, 最大抗傾覆力矩70t m土的物理性能參數(shù)橫向試

3、驗(yàn)傳感器布置圖(單位:mm)縱向試驗(yàn)傳感器布置圖(單位:mm)試驗(yàn)加載制度模型場(chǎng)地制備:研究表明, 地下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)與結(jié)構(gòu)對(duì)土的相對(duì)剪切剛度有直接關(guān)系。所以，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求模型場(chǎng)地的密度應(yīng)盡量接近原型場(chǎng)地土的密度, 04 自由場(chǎng)試驗(yàn)與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計(jì)03 試驗(yàn)準(zhǔn)備05 結(jié)語(yǔ) 4 4.1 模型場(chǎng)地基頻2-范數(shù)偏差在統(tǒng)計(jì)意義上是均方一致逼近的概念，反映兩個(gè)信號(hào)的差異。若兩個(gè)信號(hào)的值等于零，說(shuō)明兩個(gè)信號(hào)完全相同。xi為基準(zhǔn)信號(hào),，xj為對(duì)比信號(hào)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，xi與xj可直接取時(shí)程或頻譜信號(hào)2-范數(shù)偏差在統(tǒng)計(jì)意義上是均方一致逼近的概念，反映兩個(gè)信號(hào)的差異。若兩個(gè)信號(hào)的值等于零，

4、說(shuō)明兩個(gè)信號(hào)完全相同。采用2-范數(shù)偏差的方法對(duì)土體加速度響應(yīng)在能量、傅立葉幅值譜和相位譜三方面進(jìn)行對(duì)比分析。本試驗(yàn)中模型箱的縱向基頻為1.75Hz， 橫向基頻為1.3Hz，對(duì)應(yīng)的模型場(chǎng)地基頻分別為6 Hz和5.3Hz。4.2 邊界效應(yīng)定量分析4.3 自由場(chǎng)試驗(yàn)邊界效應(yīng)分析采用2-范數(shù)偏差的方法對(duì)土體加速度響應(yīng)在能量、傅立葉幅值譜和相位譜三方面進(jìn)行對(duì)比分析。04 自由場(chǎng)試驗(yàn)與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計(jì)03 試驗(yàn)準(zhǔn)備05 結(jié)語(yǔ) 4 縱向試驗(yàn)往復(fù)構(gòu)件峰值加速度響應(yīng)的2 -范數(shù)偏差比 縱向試驗(yàn) 縱向試驗(yàn) 橫向試驗(yàn) 橫向試驗(yàn) 橫向試驗(yàn)加速度傅氏幅值譜2 -范數(shù)偏差加速度傅氏相位譜2 -范數(shù)偏

5、差 4.3 自由場(chǎng)試驗(yàn)邊界效應(yīng)分析04 自由場(chǎng)試驗(yàn)與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計(jì)03 試驗(yàn)準(zhǔn)備05 結(jié)語(yǔ) 4 4.4 水平位移響應(yīng)a）縱向試驗(yàn)b）橫向試驗(yàn)沿豎向分布的模型場(chǎng)地水平位移幅值自由場(chǎng)土表沉降時(shí)程可知，自由場(chǎng)在兩個(gè)水平方向上均為剪切變形， 且位移響應(yīng)規(guī)律一致4.5 圖表沉降a）縱向試驗(yàn)b）橫向試驗(yàn)說(shuō)明即使在最強(qiáng)烈的激振條件下土體密度變化也不大保證了模型場(chǎng)地不會(huì)因密度變化太大而改變其物理力學(xué)特性04 自由場(chǎng)試驗(yàn)與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計(jì)03 試驗(yàn)準(zhǔn)備05 結(jié)語(yǔ) 5 本文提出了2-范數(shù)偏差的定量計(jì)算方法，在相同（或相近）條件下本文試驗(yàn)中邊界測(cè)點(diǎn)的是較小的, 說(shuō)明本試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖湫?yīng)得到了很好的控制模型箱的設(shè)計(jì)是成功的，為進(jìn)一步開展地下結(jié)構(gòu)非一致地震作用模型試驗(yàn)提供了性能良好的試驗(yàn)裝置對(duì)自由場(chǎng)水平位移和土體沉降結(jié)果進(jìn)行了分析模