層狀雙向剪切模型箱的設(shè)計及振動臺試驗驗證

1、層狀雙向剪切模型箱的設(shè)計及振動臺試驗驗證學(xué) 生：梅衍導(dǎo) 師：李振寶 教授日 期：2015.12Contents 目錄04 自由場試驗與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計03 試驗準(zhǔn)備05 結(jié)語04 自由場試驗與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計03 試驗準(zhǔn)備05 結(jié)語 1 試驗方案設(shè)計及現(xiàn)場布置模型箱示意圖 模型箱是 地下結(jié)構(gòu)振動臺試驗的重要設(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地震激勵來代替綜合管廊上實際的多點激勵提出2 -范數(shù)偏差方法 對模型箱邊界效應(yīng)進(jìn)行定量分析和對比04 自由場試驗與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計03 試驗準(zhǔn)備

2、05 結(jié)語 2 試驗概況：設(shè)計了兩個完全相同的模型箱，尺寸為(長寬高)3.0m1.8m1.92m,，由16層彼此獨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橫向激振時層狀剪切模型箱設(shè)計圖(單位:mm)縱向激振時層狀剪切模型箱設(shè)計圖(單位:mm)試驗中的層狀剪切模型箱模型結(jié)構(gòu)接頭位置示意04 自由場試驗與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計03 試驗準(zhǔn)備05 結(jié)語 3 雙臺陣振動臺的主要技術(shù)指標(biāo):每單臺的臺面尺寸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、驗傳感器布置圖(單位:mm)縱向試驗傳感器布置圖(單位:mm)試驗加載制度模型場地制備:研究表明, 地下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)與結(jié)構(gòu)對土的相對剪切剛度有直接關(guān)系。所以，本試驗設(shè)計要求模型場地的密度應(yīng)盡量接近原型場地土的密度, 04 自由場試驗與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計03 試驗準(zhǔn)備05 結(jié)語 4 4.1 模型場地基頻2-范數(shù)偏差在統(tǒng)計意義上是均方一致逼近的概念，反映兩個信號的差異。若兩個信號的值等于零，說明兩個信號完全相同。xi為基準(zhǔn)信號,，xj為對比信號。實際應(yīng)用時，xi與xj可直接取時程或頻譜信號2-范數(shù)偏差在統(tǒng)計意義上是均方一致逼近的概念，反映兩個信號的差異。若兩個信號的值等于零，

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

5、差 4.3 自由場試驗邊界效應(yīng)分析04 自由場試驗與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計03 試驗準(zhǔn)備05 結(jié)語 4 4.4 水平位移響應(yīng)a）縱向試驗b）橫向試驗沿豎向分布的模型場地水平位移幅值自由場土表沉降時程可知，自由場在兩個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b）橫向試驗說明即使在最強烈的激振條件下土體密度變化也不大保證了模型場地不會因密度變化太大而改變其物理力學(xué)特性04 自由場試驗與結(jié)果分析01 研究背景02 模型箱設(shè)計03 試驗準(zhǔn)備05 結(jié)語 5 本文提出了2-范數(shù)偏差的定量計算方法，在相同（或相近）條件下本文試驗中邊界測點的是較小的, 說明本試驗?zāi)Ｐ拖湫?yīng)得到了很好的控制模型箱的設(shè)計是成功的，為進(jìn)一步開展地下結(jié)構(gòu)非一致地震作用模型試驗提供了性能良好的試驗裝置對自由場水平位移和土體沉降結(jié)果進(jìn)行了分析模