地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)

1、地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)    【提 要】：對(duì)地下鐵道開展建立抗震設(shè)計(jì)方法的研究正逐漸得到人們的關(guān)注。本文通過分析地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的現(xiàn)狀和難點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)。利用振動(dòng)臺(tái)對(duì)地鐵車站結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型試驗(yàn)在國內(nèi)尚屬首次，試驗(yàn)工作的開展遇到許多困難，如模型箱的形式、模型土的配制方法及其動(dòng)力特性、相似關(guān)系比的確定、傳感器類型的選擇與布置等。針對(duì)這些困難逐一開展了研究，并提出了解決方法，試驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的試驗(yàn)方法行之有效。 【關(guān)鍵詞】：地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)地鐵車站 abstract: to set up an. aseismic

2、 design method and its research for metro project has won many concerns day by day .the paper by way of analysing the existing conditions, and problems of vibration stand test for underground structure, is to establish model test of vibration stand for metro station structure.it is the first time in

3、 this country to make model test on metro station structure on vibration stand, encountering much difficulty, such as the oattern of model box, model soil prescription, and its dynamic characteristics, to set up a similarity ratio, a selection of transponders and its arrangement. a study is going on

4、 to tackle them one by one, resulting in offering respective solutions. the findings suggest the method proposed in the article is effective. keywords: underground structure, vibration stand test, model test, metro station.       1 引言      目前世界各國對(duì)地下結(jié)

5、構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)開展的研究還較少，如在我國的地下鐵道設(shè)計(jì)規(guī)范（gb50157-92）中，對(duì)地下鐵道的抗震設(shè)計(jì)還無具體規(guī)定。阪神地震及歷史上發(fā)生的大震一再表明，軟土地基會(huì)增大地震作用的破壞程度。上海市區(qū)的軟土地層厚達(dá)250300m，其中，淺層普遍存在淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，以及易于發(fā)生振動(dòng)液化的粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土和粉砂層等，因此十分有必要結(jié)合軟土地層的特點(diǎn)對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)開展建立抗震設(shè)計(jì)理論的研究1。其間遇到的困難，首先是對(duì)地震作用下地鐵車站結(jié)構(gòu)與軟土的動(dòng)力相互作用的特點(diǎn)缺少感性認(rèn)識(shí)，故有必要對(duì)軟土地層中的地鐵車站結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)2，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)土?結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的特點(diǎn)得出規(guī)律性認(rèn)識(shí)，據(jù)以分

6、辨可能產(chǎn)生震害的主導(dǎo)因素，以及建立分析理論和設(shè)計(jì)計(jì)算方法3。       2  地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究的現(xiàn)狀      土-結(jié)構(gòu)相互作用的研究起始于20世紀(jì)30年代的后期，主要研究地基與上部建筑物相互作用的問題。20世紀(jì)70年代，由于核電站、沉埋隧道、海洋平臺(tái)等大型工程的興建，以及計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，土-結(jié)構(gòu)相互作用的問題日益受到關(guān)注。在這類課題的研究過程中，為驗(yàn)證理論計(jì)算模型的合理性和分析土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的機(jī)制，振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)開始成為一種不可缺少的試驗(yàn)技術(shù)。試驗(yàn)研究主要集中在：砂

7、土液化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響、土-樁的動(dòng)力相互作用、土-土工結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相互作用和土-地下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相互作用。      k.tokida(1993)等人利用振動(dòng)臺(tái)對(duì)不同截面形式、不同截面寬度和在易液化土層中埋置深度不同的結(jié)構(gòu)模型做了一系列振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，研究結(jié)構(gòu)形式及易液化層的厚度對(duì)土層液化程度和地下結(jié)構(gòu)受力變形的影響。管道基本斷面形狀為矩形，寬度分別為150cm和75cm，高度和長度均為150mm和590mm。結(jié)構(gòu)模型用鋁板制作。模型箱長、寬、高分別為1800mm、600mm和1100mm。模型土由易液化和不易液化的兩種土層組成，上部為易液化層，底部為不易

8、液化層，材料均為潔凈的toyoura砂，通過調(diào)整其密實(shí)度模擬易液化和不易液化的特性。管道埋置在易液化土層中，兩端與模型箱的壁面間設(shè)有厚5mm的軟海綿，以減小結(jié)構(gòu)模型和砂箱邊界間的摩擦阻力。      日本建設(shè)省建筑研究所進(jìn)行了建筑物-樁-地基系統(tǒng)的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)5，模型比例為1/30?；A(chǔ)和樁滿足幾何相似條件，建筑物模型則只考慮基本自振頻率和質(zhì)量的相似。為便于調(diào)節(jié)剪切波速，采用丙烯和膠狀粘土制作模型土。在模型土四周添置飽和氨基甲酸脂，用以減少邊界效應(yīng)的影響。      太平洋地震工程研究中心在1

9、997年、1998年做了一系列振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究土-樁-上部結(jié)構(gòu)共同作用問題6。樁基礎(chǔ)模型的比例為1:8，用鋁合金制作。模型土由一定比例的高嶺土、膨潤土和粉煤灰組成，通過加入一定量的水調(diào)整其抗剪強(qiáng)度和阻尼比等的相似比例。      sherif（1984）和savidis（1985）等人都利用大型振動(dòng)臺(tái)對(duì)擋土結(jié)構(gòu)做了模型試驗(yàn)，研究地震作用下?lián)跬两Y(jié)構(gòu)表面的位移分布、動(dòng)土壓力的分布和基底滑移破壞的模式等問題。      y.goto和j.ota(1973)對(duì)沉埋隧道在地震時(shí)的反應(yīng)做了振動(dòng)臺(tái)模擬試驗(yàn)，隧道

10、結(jié)構(gòu)模型的形式為8cm(8cm方形橡膠管。模型箱采用剛性材料制作，平面尺寸為1.5m(1.0m。采用明膠模擬砂土，試驗(yàn)中沒有考慮尺寸效應(yīng)和邊界效應(yīng)等問題。       3  地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)的技術(shù)難點(diǎn)      地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)除需考慮一般地面結(jié)構(gòu)試驗(yàn)涉及的難題外，還須考慮與其自身特點(diǎn)有關(guān)的許多難點(diǎn)。      3.1 相似比例問題      地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中，相似比

11、例問題包括三個(gè)層面的含義，即地下結(jié)構(gòu)模型與原型的相似，場地土模型與原型的相似，以及地下結(jié)構(gòu)模型與場地土模型相似比例的匹配。      相似比例問題首先來源于振動(dòng)臺(tái)設(shè)備能力的限制，如臺(tái)面尺寸限制了模型的最大尺寸，模型系統(tǒng)的最大重量不能超過振動(dòng)臺(tái)的最大承載能力，試驗(yàn)須在重力場條件下進(jìn)行等。其次來源于模型材料的選擇，雖然相似理論提供了相似原則，但因可供選擇的材料的種類很少，且模型材料的特性往往不能同時(shí)符合各類相似條件的要求，通常只能根據(jù)被研究的問題的特點(diǎn)，使主要相似指標(biāo)得到滿足，而放寬對(duì)其他指標(biāo)的要求。    

12、  3.2 結(jié)構(gòu)模型的尺寸與材料      3.2.1 地下結(jié)構(gòu)模型的尺寸      地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中，結(jié)構(gòu)模型的相似比例通常很小。其原因，一是因?yàn)榈叵陆Y(jié)構(gòu)平面尺寸較大，如地鐵車站的長度可達(dá)300m左右；二是為了盡量減少模型箱邊界效應(yīng)的影響，只能做大振動(dòng)臺(tái)小結(jié)構(gòu)試驗(yàn)。      此外，地下結(jié)構(gòu)模型的尺寸問題還來自材料的工作狀態(tài)。進(jìn)行彈性試驗(yàn)時(shí)，可取較小的相似比例，最小可達(dá)1/2001/300，而破壞試驗(yàn)，尤其是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)模型

13、的破壞試驗(yàn)，幾何相似比例一般不小于1/50，模型過小不僅會(huì)帶來制作、量測上的困難，而且模型結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最小截面厚度、鋼筋間距、保護(hù)層厚度等也將無法滿足模擬要求。      3.2.2  地下結(jié)構(gòu)模型材料      地下結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)常選用石膏和石膏硅藻土等脆性材料制作結(jié)構(gòu)模型，但在進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)時(shí)，結(jié)構(gòu)模型埋置在模型土中，模型土含有的水份對(duì)石膏及石膏混合材料的強(qiáng)度和彈性性質(zhì)將會(huì)有很大的影響。      地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)彈性試驗(yàn)常用的結(jié)構(gòu)模

14、型材料有：合成樹脂類材料，如有機(jī)玻璃和環(huán)氧樹脂；橡膠材料，如硅橡膠材料和乳膠材料。動(dòng)力破壞試驗(yàn)中，制作結(jié)構(gòu)模型的主要材料是微粒混凝土和石膏混凝土。      3.3  場地土模擬的材料與范圍      3.3.1 場地土的模擬材料      目前對(duì)場地土采用的模擬材料可分為兩類，即采用重塑土或原狀土的相似材料制作模型土。采用重塑土的優(yōu)點(diǎn)是土顆粒的形狀、大小和粒徑級(jí)配等與原型一致。根據(jù)問題的性質(zhì)，對(duì)重塑土需采用適當(dāng)?shù)姆椒ǜ淖兡承┲饕匦詤?/p>

15、數(shù)，以大致符合相似比例要求。如在研究與液化有關(guān)的問題時(shí)，通常采用潔凈的砂，用水調(diào)整其飽和度和相對(duì)密度；在研究滲透和孔隙水壓力擴(kuò)散的問題時(shí)，可在砂中加入一些粘性液體，如甘油或硅油，或粉煤灰等物質(zhì)來改變孔隙比，使得水壓力變化的時(shí)程符合相似比要求；有時(shí)也常加入鐵砂和氧化鉛等大比重物質(zhì)，作為改變密度的一種手段。采用相似材料制作模型土?xí)r，較為常用的材料有明膠顆粒、高嶺土和膨潤土等。試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究中需根據(jù)實(shí)際情況，通過加入水、甘油、橡膠屑等物質(zhì)，使其特性參數(shù)滿足相似要求。      一般說來，目前對(duì)場地土的模擬，在振動(dòng)臺(tái)上還只能做到使模型土的密度、密實(shí)度或彈

16、性模量與原型近似相似，而對(duì)動(dòng)力特性模擬的能力還非常有限。      3.3.2 場地土的模擬范圍      模擬范圍不僅應(yīng)考慮場地土的平面尺寸與結(jié)構(gòu)平面尺寸間的關(guān)系，而且應(yīng)考慮場地土的平面尺寸與深度間的關(guān)系。k.l.fishman(1995)指出，在剛性模型箱內(nèi)對(duì)半無限平面進(jìn)行模擬時(shí)，平面尺寸應(yīng)為高度的1.01.5倍。此外，模型箱的形式和邊界材料的特性對(duì)模擬范圍的確定也有很大的影響。      3.4  結(jié)構(gòu)和場地土模型間相似比例的匹配

17、      土中結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)與其和土之間的剛度之比及阻尼之比等有關(guān)，其值通常直接影響接觸面上法向應(yīng)力、切向應(yīng)力的分布和結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。相似系統(tǒng)由不同種類的材料組成時(shí)，模型試驗(yàn)相似理論要求量綱相同的參數(shù)相似比應(yīng)保持一致，但在實(shí)際試驗(yàn)中，這一要求卻難以達(dá)到。例如模型材料的密度，通?？捎酶郊尤斯べ|(zhì)量的方法使其滿足相似要求，但因地下結(jié)構(gòu)模型的比例較小，為使結(jié)構(gòu)模型和模型土間密度的相似比例一致，必須附加很大的人工質(zhì)量，由此導(dǎo)致重量超過振動(dòng)臺(tái)的最大承重能力；與此同時(shí)，若在模型土中加入過多的人工質(zhì)量，必將導(dǎo)致土的自振特性和剛度特性顯著改變。因此，以往的試驗(yàn)

18、通常忽略對(duì)土的相似模擬，或在模擬時(shí)不考慮土、結(jié)構(gòu)之間相似比例的匹配。      3.5  模型箱邊界效應(yīng)問題      這類問題首先是指模擬半無限場地問題時(shí)，用于盛土的模型箱的邊界對(duì)激振可形成反射波，使模型土的振動(dòng)與自由場地中波傳播問題有很大的差異；其次是因模型箱內(nèi)表面與模型土之間存在摩擦力，使模型在低應(yīng)力水平下（未克服摩擦力之前）剛度變大；此外，模型箱圍護(hù)材料對(duì)模型土應(yīng)變有一定的約束作用，使模型土不能自由變形。因此，設(shè)計(jì)模型箱時(shí)應(yīng)注意力求最大限度地減小邊界效應(yīng)的影響。 &#

19、160;    whitman, lambe和kutter（1981）首先設(shè)計(jì)了用于離心機(jī)試驗(yàn)的迭環(huán)式模型箱（圖1）。箱體結(jié)構(gòu)由水平疊放的鋁環(huán)組成，靠彈簧對(duì)鋁環(huán)施加拉力將其相連，內(nèi)襯聚四氟乙烯。這類容器缺點(diǎn)是無法對(duì)箱體的側(cè)向剛度給予控制，因而造成在一定高度處，而不是在頂部，鋁環(huán)間相對(duì)位移最大，從而在土中形成拱效應(yīng)。應(yīng)注意使箱體的高徑比小于1，否則拱效應(yīng)更加明顯。另一缺點(diǎn)是無法證明箱體內(nèi)土體的變形為剪切變形，而不是彎曲變形。       針對(duì)上述問題，hushmand（1988）等研制了用于離心機(jī)試驗(yàn)的層狀模型箱，由

20、方形鋁環(huán)疊放而成（圖2），每環(huán)接觸面間安裝有輥珠，水平向摩擦力很小。為了限制最大位移量，在模型箱兩端設(shè)置了懸臂梁，預(yù)留位移空距為25.4mm。schofield和zeng12進(jìn)一步對(duì)層狀模型箱做了改進(jìn)，取消了環(huán)間接觸面上的輥珠，而替代以橡膠，以利于環(huán)間剪切變形更加充分發(fā)展。      用于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱一般都借鑒離心機(jī)試驗(yàn)。philip meyamand(1998)采用的模型箱的形狀為圓筒形，圍護(hù)材料為光滑橡膠皮。膠皮上部用圓形鋼梁固定，下部固定在鋼性板上。鋼梁由四根帶萬向節(jié)的支柱支承，容許模型箱側(cè)向變形。膠皮外部用質(zhì)地牢固且重量很輕的纖維

21、纏繞，以便為圍護(hù)結(jié)構(gòu)提供側(cè)向剛度。這種模型箱存在的問題和whitman設(shè)計(jì)的箱體相同，即無法控制側(cè)向剛度，土體拱效應(yīng)明顯。      k.l.fishman(1995)在試驗(yàn)中采用的模型箱的特點(diǎn)為：圍護(hù)邊界用銷與底部連接，容許發(fā)生繞底部的轉(zhuǎn)動(dòng)變形；模型箱側(cè)面用聯(lián)系梁相連，使其與箱內(nèi)土層的變形一致；邊界材料有一定的柔性，盡可能反應(yīng)土層沿豎向的變形規(guī)律。      3.6  量測信息和數(shù)據(jù)的采集      在地下結(jié)構(gòu)模型上安置量測儀器時(shí)，常

22、會(huì)因構(gòu)件尺寸較小而顯著改變結(jié)構(gòu)的局部剛度，或者因空間尺寸較小而給量測儀器的設(shè)置帶來困難。      土的動(dòng)力反應(yīng)的量測涉及許多問題。如在土中埋置的傳感器可因質(zhì)量密度遠(yuǎn)大于模型土而出現(xiàn)與土耦合振動(dòng)的現(xiàn)象；激振時(shí)傳感器在土中的位置和方向有可能發(fā)生改變，難于得到期望部位的位移數(shù)據(jù)；以及模型土中的含水量很大時(shí)傳感器將不能正常工作。這些困難使在試驗(yàn)時(shí)，土中常僅布置較少量的傳感器，而且主要是加速度計(jì)。在土中直接量測動(dòng)應(yīng)力和位移的分布，目前還沒有較好的方法。      動(dòng)力破壞試驗(yàn)中，觀察結(jié)構(gòu)在不同階段的外觀

23、變化也很重要，因?yàn)樗蔀榉治雠袛嘟Y(jié)構(gòu)的破壞原因提供最直接的信息。然而對(duì)于沉埋在土中的地下結(jié)構(gòu)，獲得這類信息頗有難度，只能主要通過應(yīng)變片了解結(jié)構(gòu)各部位破壞的發(fā)展情況和最終破壞形式。       4  地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)的研究      模型試驗(yàn)分自由場振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)和地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)兩類，后者又分典型地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)和可反映考慮區(qū)間隧道與地鐵車站接頭結(jié)構(gòu)相互影響的地鐵車站接頭結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)兩種。      

24、 4.1 試驗(yàn)裝置      模型試驗(yàn)在同濟(jì)大學(xué)進(jìn)行，其振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面尺寸為4.0m×4.0m。圖3為模型箱的外觀圖，模型箱的邊界由焊接熱軋等邊角鋼制成支撐框架，其內(nèi)采用木板作為箱體側(cè)壁。在與激振方向垂直的方向上，箱體壁面均襯厚175mm的模塑聚苯乙烯泡沫塑料板；而在順沿水平振動(dòng)的方向上，則均粘貼光滑的聚氯乙烯薄膜。在模型箱底部粘結(jié)了一層碎石，以免激振時(shí)模型土體與底板間發(fā)生相對(duì)滑移。模型箱高1.2m，沿振動(dòng)方向的凈長度為3.0m，垂直于振動(dòng)方向的凈寬度為2.5m，箱中土體高度為1m。    

25、0;  為防止模型箱和模型土因自振頻率接近而發(fā)生共振，對(duì)模型箱結(jié)構(gòu)的自振頻率進(jìn)行了模態(tài)分析計(jì)算，以確保其一階自振頻率遠(yuǎn)離模型土的一階自振頻率。      4.2  相似關(guān)系      試驗(yàn)主要使地鐵車站結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的幾何尺寸和配筋盡量滿足相似條件，對(duì)其余結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相似關(guān)系則擬適當(dāng)放松要求。對(duì)于土體介質(zhì)，擬主要使變形性能與原型相似。      模型設(shè)計(jì)過程中對(duì)端部約束對(duì)地鐵車站結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的影響作了專題研究，理論分析結(jié)果表明，

26、模型試驗(yàn)中車站結(jié)構(gòu)模型的橫斷面離相近端的距離達(dá)0.76倍車站寬度時(shí)，采用平面應(yīng)變假設(shè)對(duì)其進(jìn)行分析時(shí)誤差已可忽略。依據(jù)上述研究，可將長近約300m的地鐵車站結(jié)構(gòu)縮短至112m，確定長度相似比例為1/30，使結(jié)構(gòu)模型長度滿足模型箱寬度要求，模型寬度尺寸至模型箱邊界符合要求，以最大限度減小邊界效應(yīng)的影響。      對(duì)模型土材料和結(jié)構(gòu)模型材料的特性，本次試驗(yàn)擬將質(zhì)量密度相似比例取為1，彈性模量相似比例取為1/5。      以上參數(shù)確定后，由bockingham定理可導(dǎo)出其他物理量間的相似關(guān)系。

27、60;     4.3  模型土的配制      試驗(yàn)將淤泥質(zhì)粘土選為原型土，據(jù)以配制模型土，采用褐黃色粉質(zhì)粘土制作模型土。試驗(yàn)開始前，對(duì)獲得模型土優(yōu)化配比的途徑進(jìn)行了研究，結(jié)論主要包括：應(yīng)力求在最大動(dòng)剪切模量值和動(dòng)剪切模量與動(dòng)剪應(yīng)變間關(guān)系曲線的變化規(guī)律兩方面使模型土與原狀土盡量相似；鑒于塑性指數(shù)是關(guān)鍵影響因素，試驗(yàn)過程擬主要注意塑性指數(shù)的變化對(duì)土動(dòng)力特性產(chǎn)生影響的規(guī)律；針對(duì)褐黃色粉質(zhì)粘土的特性，探索通過控制摻水量及其密實(shí)度調(diào)整最大動(dòng)剪切模量值的途徑。   

28、0;  配制模型土?xí)r，首先將足夠潔凈、干燥的褐黃色粉質(zhì)粘土粉碎至均勻細(xì)顆粒狀，然后采用小型強(qiáng)制型建筑攪拌機(jī)拌制模型土。在拌制過程中嚴(yán)格控制摻水量，并通過采用分層機(jī)械壓密措施，使裝箱后模型土的密實(shí)度能達(dá)到預(yù)定的要求。      4.4  結(jié)構(gòu)模型的制作      結(jié)構(gòu)模型采用微?；炷?，采用鍍鋅鋼絲模擬混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋。鑒于結(jié)構(gòu)模型的長度較長和需在模型結(jié)構(gòu)內(nèi)部粘貼應(yīng)變片，模型分三段澆注，養(yǎng)護(hù)15d后再澆注后澆帶。     4.5

29、0; 傳感器類型的選擇與布置      量測信息包括結(jié)構(gòu)模型構(gòu)件的應(yīng)變值、模型土和結(jié)構(gòu)的加速度值及模型土與結(jié)構(gòu)之間的接觸壓力值，選用的傳感器分別為電阻應(yīng)變傳感器、壓電式加速度傳感器及電阻應(yīng)變片式土壓力盒。      對(duì)埋置在模型土中的加速度傳感器進(jìn)行了改裝，防止水影響其正常工作，且避免試驗(yàn)過程中加速度計(jì)可能出現(xiàn)與土耦合振動(dòng)的情況。      試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，對(duì)傳感器設(shè)置位置的優(yōu)選作了研究，進(jìn)行的工作主要有：按三維問題的分析確定在沿車站結(jié)構(gòu)長度方向上，

30、結(jié)構(gòu)受力變形的特征符合平面應(yīng)變的假設(shè)條件的部位，以便在這些部位設(shè)置監(jiān)測斷面；按二維平面應(yīng)變問題的分析確定橫斷面上結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力變形最大的部位，并在這些部位設(shè)置傳感器。      4.6  地震輸入和試驗(yàn)加載制度     試驗(yàn)選取三種地震波作為振動(dòng)臺(tái)的輸入波，分別為ei centro波、上海人工波（shw2）和正弦波。利用等效線性化一維土層地震反應(yīng)計(jì)算程序，算得在三種設(shè)防概率情況下，在基巖輸入上海人工波（shw2），地表下30m土層部位的加速度反應(yīng)時(shí)程的幅值分別為0.0231g、0.072g和0.1

31、01g，并以此作為振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M的原型場地在三種概率下的加速度幅值。對(duì)于基巖輸入ei-centro波和正弦波情況，則依照上海人工波取值。試驗(yàn)采用單向輸入激勵(lì)，臺(tái)面輸入的加速度峰值逐級(jí)遞增。輸入波的時(shí)間間隔和加速度峰值根據(jù)相似關(guān)系作了調(diào)整。在開始激振前用小振幅的白噪預(yù)振，使土體模型密實(shí)。其后每次改變加速度輸入峰值時(shí)亦均輸入白噪掃描，以觀測體系模型動(dòng)力特性的改變情況。       5  結(jié)語      地下結(jié)構(gòu)地震模擬振動(dòng)臺(tái)相似試驗(yàn)?zāi)壳斑€存在很多難點(diǎn)，且無法圓滿地解決。在這種情況下，估計(jì)原

32、型反應(yīng)的可靠程度取決于模型設(shè)計(jì)的技巧和正確估計(jì)模型失真的影響，這需在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該通過一些理論分析，為試驗(yàn)?zāi)M提供如何簡化結(jié)構(gòu)形式和相似模擬參數(shù)的合理確定等信息。地鐵車站振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究順利實(shí)現(xiàn)了自由場振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)、典型地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)和地鐵車站接頭結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)。試驗(yàn)記錄及后續(xù)的理論計(jì)算研究表明，三種試驗(yàn)都基本達(dá)到了預(yù)期的要求，且數(shù)據(jù)可靠。      試驗(yàn)完畢后，用放大鏡觀察了結(jié)構(gòu)模型的外表和內(nèi)部構(gòu)件，結(jié)果未見有任何損傷，可見試驗(yàn)結(jié)果不僅為建立分析理論提供了依據(jù)，而且直觀地表明了上海市現(xiàn)有的地鐵車站結(jié)構(gòu)及其區(qū)間隧道的接頭結(jié)

33、構(gòu)具有足夠的抗震穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下將可安全可靠地使用。與此同時(shí)，結(jié)構(gòu)模型中柱部位的應(yīng)變相對(duì)較大，可見從優(yōu)化結(jié)構(gòu)總體抗震能力的角度應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)地鐵車站結(jié)構(gòu)中柱的剛度。       參考文獻(xiàn)     1 tokida k，et al，liquefaction potential and uplift deformation of underground structurea. in：soil dynamics and earthquake engineering：?c,1993，365-380     2 林皋. 土結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用j. 世界地震工