地震模拟振动台台阵控制技术的研究与发展

地震模拟振动台台阵系统是一种重要的结构动力试验设备,其控制技术是国际范围内结构实验技术领域的重要研究方向。文章简要介绍了地震模拟振动台及多振动台台阵系统的历史发展和现状,以北京工业大学九子台台阵系统为例,对振动台台阵控制系统的功能、特点进行了总结和介绍,并重点分析和探讨了多振动台台阵系统控制技术的相关研究与发展。该研究工作对于开展振动台相关控制技术和振动台混合试验技术的研究具有一定的参考价值。     

地震模拟振动台台阵试验技术研究及应用

地震模拟振动台台阵系统是目前国际上地震模拟振动台发展的主要方向,近年来,国内高校陆续引进地震模拟振动台多台阵系统,为工程结构抗震试验研究和抗震理论研究提供了必要的试验手段。本文简要概括了地震模拟振动台台阵的发展和现状,台阵试验技术在房屋建筑、大跨度桥梁、能源管线工程、机电设备等领域的应用,以及模型相似及台阵试验技术方面的研究与应用等,期望能够对地震模拟振动台台阵试验技术的发展有一定的参考价值。     

分布式地震模拟振动台台阵控制器的硬件架构设计

地震模拟振动台台阵系统是一种重要的结构动力试验设备。目前在振动台台阵控制器设计中,多采用单振动台的控制器或者移植于多通道液压伺服加载系统的设计架构,其性能难以满足复杂的多振动台控制算法运行的需要。文章以北京工业大学九子台地震模拟振动台台阵系统为应用对象,结合控制理论、数字芯片技术、传感器技术、计算机技术的发展现状,对多振动台控制器的硬件需求和系统功能进行了较全面的分析,提出了一种分层的分布式控制器硬件设计架构。详细阐述了该控制器的设计原理、主要软硬件组成以及对控制算法的支持。该研究工作可为地震模拟振动台台阵控制系统的研发和功能扩展提供参考,也可用于拟动力等结构实验设备控制领域。     

地震模拟振动台阵系统模型试验方法探讨

地震模拟振动台阵系统是国际上振动台试验研究和发展的方向,国内外科研单位和高校陆续引进地震模拟振动台阵系统,为拓展工程结构抗震研究空间、深化研究理论提供试验手段,特别是对于大跨度桥梁、生命线工程、大型机电设备等长线结构及大跨空间结构的抗震性能研究起到促进作用.由于可以同时提供多点地震激励作用,振动台阵系统试验的理论和方法不同于传统的单台振动台试验;通过振动台阵系统试验的模型设计与制作、地震波的选择和再现、试验步骤和震害观察与分析等几个方面对台阵试验方法进行了分析和探讨,并指明今后台阵试验方法的发展趋势.为振动台阵试验方法和试验理论的形成奠定基础,促进结构抗震试验理论和试验方法的发展.     

地震模拟振动台的发展

论述了地震模拟振动台从简单的单向机械式振动台到复杂的三向六自由度电液伺服模拟控制振动台的发展历程,并且阐明地震模拟振动台的三个发展趋势,即向大型足尺试验发展、向地震模拟振动台台阵发展、以及在控制技术方面向全数字发展.     

子结构地震模拟振动台试验方法研究

为了有效地解决地震模拟振动台受制于试验结构在尺寸和质量方面的局限性、降低试验费用、扩展地震模拟振动台的使用功能、提高抗震试验的真实性以及准确性,阐述了三种子结构地震模拟振动台试验方法,即：带作动器的子结构试验方法、带有可控制质量系统的子结构试验方法和带有橡胶-阻尼系统的子结构试验方法.并列举了国内外已完成的部分试验,这些试验验证了所提出的子结构地震模拟振动台试验方法的有效性和适用性,促进了子结构地震模拟振动台试验方法的发展.     

地震模拟振动台技术在中国的发展

地震模拟振动台是开展抗震研究的重要试验设备,国内外发展迅速。对国内振动台的发展历史、建设情况、性能指标、控制算法、试验技术研究进行了调研、总结、对比和分析评述,给出了国内典型振动台的台面尺寸、承载力、工作频率和最大加速度等功能指标,总结了振动台的建设现状和发展趋势,对比分析了不同控制算法的优缺点;对国内典型的振动台试验、试验仿真材料进行归纳对比,给出国内已完成振动台试验的结构类型、缩尺比例、模型材料选择;对于振动台的大型化、台阵化、全数字化和网络化控制的发展趋势进行分析阐述,给出高性能振动台的发展方向、技术特征对比和相关研究现状。可供国内外振动台的设计选型、控制技术和试验技术研究参考和借鉴。     

桥梁结构缩尺模型模拟地震振动台试验研究进展

桥梁结构型式多样、跨数及支承多、延伸长,故对其在地震动作用下动力响应的研究多为理论分析与数值模拟,少量的试验研究也由于设备的限制以单个振动台的一致地震动输入试验居多,且试验模型多为整体结构小比例缩尺模型和局部结构或构件缩尺模型,主要研究桥墩抗震性能、土-基础-结构动力相互作用、水-桥墩动力相互作用以及特殊桥梁的抗震性能等.随着国内外模拟地震振动台台阵技术的进步,已开展了一些桥梁整体结构大比例缩尺模型一致和非一致地震动输入下动力响应规律的振动台台阵试验研究.本文对国内外关于桥梁结构缩尺模型的振动台试验研究进展进行了总结与归纳,可为今后开展桥梁结构抗震性能的振动台试验研究提供参考.     

基于多振动台的土-结相互作用动力子结构试验方法研究

土-结构动力相互作用的研究已经持续了100多年,取得了大量理论研究成果,但受试验设备和试验方法的限制,试验研究还很欠缺。土-结构动力相互作用的整体分析法是将土和结构同时作为试验对象,其对试验设备尺寸和输出荷载要求较高,目前只能进行大比例缩尺试验,即便如此,对于桥梁等长大型结构在多维多点地震作用下的性能的试验,目前的试验设备也无能为力。近年来得到发展的实时子结构实验方法的优点就是能够在现有实验条件下对工程结构中关键部分进行足尺实验,该方法为实现多维多点土-结构动力相互作用混合试验提供了可能。本文以九子台模拟地震振动台台阵为设备基础,将土模型作为数值子结构,结构物作为物理子结构,研究考虑土-结构动力相互作用的多维多点混合抗震试验方法。     

拟动力试验在结构抗震领域的研究与应用

由于结构抗震研究中试验设备和试验理论等特点的差异,抗震试验方法可以概括为拟静力试验、振动台试验、拟动力试验三种方法,其中对于大型结构而言拟动力试验可以很好的再现其复杂的地震反应。提出拟动力试验的4个关键问题为数值积分算法、试验控制加载、试验系统平台、试验误差控制,并对相关问题进行了比较系统的分析,详细介绍了拟动力试验的方法原理和具体步骤。基于近年来拟动力试验方面的相关研究和应用,指出拟动力试验与计算机技术以及互联网技术的融合愈加密切。最后总结出拟动力试验在未来的发展趋势,供广大研究人员和从业者参考。     

基于快速多极边界元法的局部场地对地震波高频散射二维模拟

结合快速多极子展开技术与间接边界元法,发展一种新的高频地震波散射(二维平面内)快速模拟方法。精度和效率检验表明该方法具有很高的计算精度、求解效率及良好的数值稳定性,同时可大幅度降低计算存储量。进而以半空间峡谷与凸起地形对平面SV波的高频散射为例,讨论了峡谷及凸起周围地震波宽频散射基本特征,给出了千米尺度局部场地、0~25 Hz频带宽度的散射模拟结果。分析表明:高频SV波垂直入射下,峡谷角部水平和竖向位移均表现出明显的放大效应,而峡谷底部的散射效应较弱;半圆凸起顶部附近水平位移谱峰值高达5.0,山脚处位移反应则受到明显的抑制作用;斜入射情况,峡谷地形迎波面一侧位移幅值较大,而凸起地形则是背波面一侧放大显著。数值结果可为复杂局部场地中大型工程抗震设计提供部分理论依据。     

High resolution seismic refraction method using surface and borehole data for site characterization of rocks

The authors have developed a new method for the analysis of seismic refraction data, which can handle both surface and borehole data simultaneously. The main features of the method we developed are as follows: (1) The algorithm of analysis is based on the tomographic reconstruction technique, and refraction data can be analyzed almost automatically after traveltime picking. (2) The method is applicable to both layered velocity structures and those showing a velocity gradient with depth. (3) In order to apply the seismic refraction technique to a site that has a more complex structure, the method can use the data obtained from sources and receivers on the surface, as well as those within boreholes simultaneously.Numerical and actual field examples have shown that the method can greatly improve the accuracy and the reliability of the seismic velocity models obtained by the seismic refraction method as compared to the conventional analysis methods. It can also shorten the data processing time drastically and reduce the survey cost.     

Active Saturation Control of Hysteretic Structures

This article presents an analytical approach to estimating the seismic random response of MDOF elastoplastic structural systems with bilinear hysteretic characteristics under saturation control force. Active saturation control is used for both seismic safety and vibration mitigation under severe earthquake excitation. Numerical calculations are carried out for five‐degree-of-freedom systems, and the efficiency of the theoretical saturation control approach is examined from two viewpoints of random seismic response and energy response. Considering the inability to install a saturation control system in actual structural systems, much more realistic nonlinear control systems are developed and examined from the control efficiency viewpoint through simulation analysis based on the earthquake accelerogram recorded during the Hyogo-ken Nanbu earthquake.     

大平台多塔楼新型隔震体系的智能磁流变控制

本文将隔震技术应用到大平台多塔楼结构中,研究了这种新型隔震体系的抗震性能,并将磁流变(MR)阻尼器设置于隔震层,探讨了这种新型隔震体系智能磁流变控制的减震效果.文中以北京通惠家园某典型小区为研究对象,建立了大平台多塔楼新型隔震减震体系的运动方程,考虑了隔震支座的非线性.本研究中MR阻尼器的半主动控制算法选用限幅最优控制算法,其主控制器采用H2/LQG方法来设计.仿真分析结果表明,这种新型隔震体系可以有效地减小上部住宅结构与下部平台的地震反应,为提高大平台多塔楼结构的抗震安全性提供了一条崭新的途径.采用MR阻尼器与这种新型隔震体系相结合可以进一步减小隔震结构下部平台的地震反应与隔震层的非线性反应,提高这种新型隔震体系的抗震安全性.     

Evaluation of behavior factor of tunnel‐form concrete building structures using Applied Technology Council 63 methodology

Tunnel‐form construction system is used for buildings made up of slabs and walls. This system has represented fast construction technique, low cost and time saving in the construction period. However, there are no special requirements for seismic design of this type of buildings, and some provisions of the concrete bearing wall system are used. None of the seismic codes addresses the R factor for tunnel‐form buildings directly, and some doubts remained about prediction of the fundamental period. Meanwhile the force‐based methods, which depended on R factor and fundamental period, are still used for seismic design of this type of buildings. There is a need for evaluating the R factor for tunnel‐form buildings. The methodology was developed by the Applied Technology Council (ATC) entitled ATC‐63 Project for quantifying building system performance and response parameters for use in seismic design. Here, this methodology is used to estimate more reliable R factor for tunnel‐form buildings. An experimental program was carried out to decrease the uncertainty of finite element modeling and using it as a part of the methodology. A database was created, and some analyses were performed. The results of analysis were summarized to propose more accurate R factor for tunnel‐form buildings. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

单层连续梁桥多点地震输入拟动力实验研究

多维多点地震输入作用下,各支承点相对运动引起的拟静力反应对结构的影响目前尚无一般结论,多数情况下破坏状态可能更严重。另一方面,拟动力实验可以灵活、经济地实现多点输入动力实验,同时具有较好模拟精度,相比振动台台阵具有一定优势。因此考虑多维多点输入并研究相应拟动力实验控制有着明显的实际意义。文中推导了二维多点地震输入情况下单层连续梁桥的动力方程,引入OS(Operator Splitting)数值算法和子结构实验方法,并基于VC语言开发了二维多点拟动力实验控制软件TUTmulti。     

可控震源车在新建城区地热勘查中的应用

地热作为一种清洁环保的绿色能源,越来越多的城市开展地热资源勘查,地震勘探技术作为最有效的手段之一,使用传统炸药震源难以在城区开展工作。近年来,随着可控震源技术的发展,越来越多的地震勘探采用可控震源车作为激发震源,通过在新建城区利用可控震源车作为激发震源开展地震勘探工作,并取得了较好的效果,表明了可控震源车在新建城区开展地热勘查工作中具有独特的优势和可行性。     

基于有限元软件ABAQUS的子结构拟动力试验技术

通过运用OpenFreseo试验协调系统,实现通用有限元软件ABAQUS与MTs电液伺服加载系统的实时数据交互传递,并开展了单层单跨钢结构框架在地震作用下的子结构拟动力试验研究.试验分别对该钢结构框架在小震以及大震作用下的受力状态进行了模拟,并且对比了试验与有限元软件模拟的结构顶部的位移与底部的反力,结果表明该试验结果...     

房屋橡胶隔震垫施工技术与应用

在建筑物的基底或某个位置装设橡胶隔震垫来隔离或耗散地震能量,以避免或减小地震能量向上部结构传递,从而确保结构及内部设备在地震中不受损坏。这种技术现在已越来越多地应用到普通民用建筑上。该文结合工程实例介绍了房屋橡胶隔震垫施工技术、构造原理、隔震原理、类型和性能特点,主要对橡胶隔震垫的施工安装过程中的操作工艺、质量控制、检查验收评定标准作了叙述。     

钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙组合件抗震性能试验研究

为进一步提高联肢剪力墙结构的抗震性能,提出了一种改进型钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙混合结构。通过对5个1/2缩尺连梁-墙肢组合件的低周往复加载试验,研究了钢连梁跨高比和加劲肋布置等因素对组合件抗震性能的影响。研究表明：组合件塑性变形均集中在易更换的钢连梁上,墙肢和节点部位损伤程度较低,有利于实现结构罕遇地震作用后的功能快速恢复;小跨高比（小于2）钢连梁发生整体的剪切屈服型破坏,可以更充分发挥连梁的整体塑性变形能力,具有比弯曲破坏型组合件更优越的抗震性能;所有组合件均具有优异的变形能力和稳定的滞回耗能性能;1/10位移角下,组合件承载力最大衰减量小于10%;加劲肋间距减小,可延缓钢连梁腹板和翼缘的压曲,提高组合件承载力和滞回耗能能力。