结构拟动力远程协同试验网络平台的开发研究

介绍一个用于结构和构件拟动力远程协同试验的网络平台,并对测试结果进行了讨论。该网络平台名为NetSLab(NetworkedStructuralLaboratories),是基于客户机/服务器概念,并提出了供结构拟动力远程试验用的数据模型和应用协议而开发的。它能够在远程结构实验室或计算机之间通过互联网传送控制和反馈数据。在平台的开发中引入了多个新概念并采用接口引擎,从而使得应用程序界面友好、使用方便,并且用户还可以在该网络平台上作进一步自主开发。目前,在中国湖南大学和美国南加利福尼亚大学之间,采用该网络平台,通过互联网远程控制的桥柱或桩模型在地震作用下的模拟试验已经成功展开。     

建筑结构拟动力实验软件的开发与应用

基于WindowsNT平台,采用VisualC＋＋开发了建筑结构拟动力实验软件TUT。文中介绍了软件中采用的数值积分方法、实验误差校正、实验类型、界面窗口安排及使用功能。采用具体试件进行了单向和双向拟动力实验检验了软件TUT的使用功能和有效性。     

拟动力实验中的数值积分方法

拟动力实验方法是目前最新的抗震实验方法,它克服了振动台实验中承载力不足、拟静力实验中无法真实模拟地震过程的缺点,本文说细论述了拟动力实验中的数值积分方法,其中包括：显式方法,隐式方法以及采用子结构技术时所需的特殊数值积分方法,并对这些方法的适用范围作了介绍。     

结构抗震拟动力试验的发展与现状综述

我国是一个地震灾害较频繁的国家,在地震的影响下,经济发展和生态环境都受到了巨大的损失,因此,地震活动较强烈的地区的建筑结构应对地震有很好的防范作用。经过数次强震灾害后,对于建筑结构抗震的重视程度越来越高。目前,已经产生了数种结构抗震试验方法,各种试验方法在进行结构抗震试验时都有其优劣性,简要介绍现如今使用最为广泛的3种结构抗震试验方法,并针对拟动力试验方法具体阐述其发展与现状。     

框架结构拟动力试验方法研究

清华大学拟动力实验室开发了一套拟动力试验控制软件TUT,用于一维、二维、扭转及子结构拟动力试验,并在国内得到一定的应用。本文针对框架结构,在TUT基础上采用杆单元模型,编制了框架结构拟动力试验的建模软件TUTKJ,是对TUT的完善;同时讨论了框架子结构拟动力试验边界条件近似模拟的方法并对其进行了验证。     

子结构拟动力试验的CD-Wilson θ法研究

子结构拟动力试验中的组合数值积分方法具有显式数值积分方法无需迭代和隐式数值积分方法无条件稳定的优点。为解决CD-Newmark方法存在上限频率取值较大导致时间步长变小的问题,将显式的中心差分法和隐式的Wilson-θ法进行组合,形成CD-Wilson θ法。经计算和对Wilson-θ法做出一定修正后,得出该组合数值积分方法的稳定性和精度条件。通过Matlab软件编程,提出了CD-Wilson θ法稳定性的参数取值范围,并用算例做出对比验证。结果表明这种组合数值积分方法不仅稳定性和精度性好,而且比CD-Newmark法的时间步长范围更大。     

远程协同子结构拟动力试验研究

针对结构试验网络化发展趋势,研究了具有多个试验子结构的远程协同子结构拟动力试验方法,以二作动器加载形式为例探讨了OpenFresco中试验子结构边界条件的模拟问题,并通过一个实例证明了该试验方法的可行性.     

结构拟动力试验方法的初探

总结了结构拟动力试验的特点,阐述了拟动力试验的基本原理,对拟动力试验的实现技术和试验方法进行了介绍,可供进行结构拟动力试验参考。     

建筑结构双向拟动力试验的程序控制

建筑结构双向拟动力试验可实现结构的空间地震反应和结构在空间任一平面内的动力反应,为建筑结构的抗震性能研究,工程抗震设计、检验和教学提供先进的试验方法。本文阐述了建筑结构双向拟动力试验程序控制的原理,控制程序中的地震反应分析方法。提出了在试验过程控制中如何解决多作动器同步加载的协调稳定,消除试验系统振荡,处理各作动器之间的相互影响,保持双向作动器相互正交的方法。介绍程序适配的基本试验系统,程序运行时的控制命令和前、后期数据处理能力。并通过实例讲述程序使用方法和程序流程。     

拟动力抗震试验方法研究综述

拟动力试验方法是进行结构抗震试验十分有力且适用面广的方法。本文介绍了拟动力抗震试验方法的基本原理;对该抗震试验方法的特点进行了总结;最后对该抗震试验方法的发展进行了展望。     

修正CD-Newmark组合积分算法的数值特性研究

组合数值积分算法结合了显式算法无需迭代和隐式算法无条件稳定的特点,为解决传统CD-Newmark算法中上限频率取值较大而导致时间步长变小的缺点,对CD-Newmark算法进行参数修正,将计算子结构的所有被嵌固自由度释放,分别得到试验子结构的稳定条件和计算子结构无条件稳定的参数合理取值范围,并对计算精度进行分析,通过算例分析验证算法的数值特性,从而初步解决了CD-Newmark算法存在稳定性界限过严的问题,可为结构抗震拟动力试验提供研究参考。     

深基坑工程自动监测系统的研究及应用

自动监测系统是集数据自动采集、远程传输、数据处理、分析预测于一体的深基坑工程监测管理信息系统。在上海轨道交通4号线工程重点车站的基坑施工过程中,通过网络化的自动监测系统,保证了工程的顺利进行,保护了基坑周围的环境,取得了明显的经济、社会效益。     

结构远程协同试验研究进展

针对各国结构远程协同试验研究的现状,通过调查研究,总结了几个极具代表性的研究成果,介绍了其各自用于远程协同拟动力试验的网络结构、数据通信模式及测试活动,分析了各个试验系统的异同点。结果表明:结构远程协同试验作为一种新型的结构试验系统和方法,具有资源共享、协同工作等优点,用其进行结构试验具有很强的可行性和有效性;中国自行开发的用于远程协同试验的NetSLab系统相比其他同类系统而言,在网络结构、通信模式上都具有一定的先进性。最后,结合中国目前的研究水平和网络现状提出了一些建议和设想。     

建筑结构混合试验平台HyTest开发研究

拟动力试验是一种重要的结构抗震联机试验方法,近年来出现了网络化、有限元化和实时化的趋势,形成了混合试验方法。鉴于混合试验分支多样,涉及数值分析、加载设备与控制等多个学科,为了方便试验的实施与技术的发展,迫切需要使用混合试验平台。为此开发了建筑结构混合试验平台HyTest,能够实现全结构拟动力试验、传统子结构拟动力试验、本地及分布式的基于静力子结构的混合试验和基于动力子结构的P2P混合试验。试验平台采用MTS二次开发编程库VB-COM连接试验控制系统,还可以调用有限元软件OpenSEES和ABAQUS进行数值子结构的分析。为了开展分布式的混合试验,该平台采用Socket通讯机制实现子结构间的数据传输,并采用带中转服务器的通讯模式,解决不同局域网之间的数据传输问题。利用该平台完成了6自由度单层单跨钢框架混合试验,验证了该试验平台的有效性。     

子结构拟动力试验方法在老旧住宅外套式加固改造工程中的应用

以北京前三门地区加固改造项目为工程背景,对子结构拟动力试验方法进行应用研究。介绍了用于拟动力试验的数值积分法（OS算法）及其在拟动力试验中的实现,开发了基于MTS电液伺服加载系统的结构拟动力试验软件TOHTP,针对采用外套式加固后的老旧住宅的1/2缩尺模型进行了子结构拟动力试验研究。研究结果表明： OS算法是对于大多数结构为无条件稳定的数值积分算法,适用于子结构拟动力试验;拟动力试验软件TOHTP正确实现了OS算法,对于建筑结构的拟动力试验方便有效;拟动力试验结果验证了加固后的老旧住宅能够满足现行规范的抗震性能要求。     

挤压冰荷载作用海洋平台-摇摆柱组合结构试验研究与有限元分析

在导管架海洋平台的基础上,提出了一种在海洋平台上施加摇摆柱的海洋平台-摇摆柱组合结构以对海洋平台进行减振控制,提高海洋平台的防灾减灾能力。通过1∶10缩尺试验对冰荷载作用下海洋平台-摇摆柱组合结构进行研究,分析发现海洋平台-摇摆柱结构具有较好的减振效果,以实测冰荷载时程Push3为例,下层甲板峰值加速度和位移依次减小30.85%和24.47%,摇摆柱作用效果明显。对海洋平台-摇摆柱结构连接杆应变分析发现,连接杆受力由下到上依次增大,下部连接杆受力最大。结合ABAQUS有限元软件对海洋平台进行建模受力分析发现,试验结果与有限元法模拟结果的误差基本可控制在15%以内,说明ABAQUS可有效模拟海洋平台抗冰激性能,为进一步深入研究提供了一种有效手段。     

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。     

预制预应力混凝土装配整体式框架抗震性能试验研究

对一榀二跨二层预应力装配式混凝土框架进行了拟动力和拟静力试验,采用不同加速度峰值的El Centro地震波激励加载,并以拟动力试验的屈服位移为加载起点施加低周反复荷载,得到了不同加载工况下框架时程曲线、恢复力-位移滞回曲线。研究了预应力混凝土装配整体式框架的破坏机制、变形性能、刚度退化及耗能能力等抗震性能。研究结果表明：试验框架梁端率先出现塑性铰,节点核心区有着较强的刚性,提高了框架整体抗侧刚度,在层间位移角达到1/42时,框架梁、柱未产生较严重破坏。采用分析程序DRAIN-2DX对模型结构进行弹塑性动力分析,有限元计算位移值略小于实测位移值。图10表3参12