浅谈地震模拟振动台试验

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1、浅谈地震模拟振动台试验王燕华程文滾陈忠范(东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京)摘要：阐述了正确认识振动台模型试验的重要性，并指出了试验中的一些有待提高的做法，同时论述了振动台模型试验的发展动态。关键词：振动台试验试验方法发展动态ELEMENTARYINTRODUCTIONTOSHAKINGTABLETESTOFSEISMICSIMULATIONWangYanliuaChengWenraiigChenZhongfaii(KeyLal^oratoryofConcreteandPrestressedConcreteS

2、tructureMinistryofEducationSoutheastUniversityNanjing)Abstract：Itisveryimportanttoknowtheshakingtabletestspropeiiybeforetesting.Someimproperpracticeandthedevelopmenttrendsoftheshakingtabletestsarealsodescribedint^iispaper.Keywords：shakingtabletesttestmethodsdevelopme

3、nttrends3636'自20世纪60年代开始建立地震模拟振动台系统开始，全球的模拟振动台系统己经超过100台，国内各高校以及科研单位也陆续建立了近20台振动台系统111。振动台系统己从简单的单向运动向复杂的三向六个自由度发展，试验的内容也由砌体结构模型试验、框架结构模型试验、筒体结构模型试验向桥梁结构模型试验、具有隔震和减震装置的结构模型试验、结构与地基共同工作的模型试验等新的领域发展12。对目前振动台模型试验中认识上和做法上有待提高的一些问题以及振动台模型试验发展动态谈一些看法。1正确全面认识振动台模型试验由于振动台模型试

4、验耗资大，要求高，于是就有采用静力试验或拟动力试验来研宄结构性能的做法。其实振动中的物体除了受到干扰力的作用外，还受到与加速度相关的惯性力，与速度相关的阻尼力以及与位移相关的恢复力的作用。静力试验虽然经济并对加载设备没有太高的要求，但仅限于静力试验。拟动力试验，其突出的优点是与计算机相联，恢复力模型来自实际的构件，但是试验本身还是不能反映速度相关型材料的性能，因此拟动力试验实际上还是静力试验。虽然最近几年有研究发展的快速(实时)拟动力试验(FFT)，考虑了速度的影响，但是对设备的要求非常高，并且试验的边界条件很难精确的模拟13。

5、因此，首先要认识到振动台模型试验才是真正的模拟了地震的动力试验。另外，有把结构构件在拟静力、拟动力试验中的量测内容来要求振动台模型试验的做法，当不能满足时，就认为振动台试验没有用。应该说不同的试验方法都有各自的特点和适用范围，振动台模型试验主要从宏观方面研究结构地震破坏机理、破坏模式和薄弱部位，评价结构整体抗震能力并衡量减震和隔震的效果141。振动台模型试验是目前所有试验方法中最为直接的试验方法，在试验中能详细地了解结构在大震作用下的抗震性能，对构件的破坏机理有直观的了解。另外，振动台模型试验往往是评估新型结构、超限结构以及具

6、有隔震、减震装置结构等抗震性能的重要手段。对于大跨桥梁、大跨建筑物及管道线还需要用振动台台阵来研究基于多点地震波输入下的抗震性能。振动台试验是目前并可能在将来的一段时间内解决结构在地震作用下的非线性反应和倒塌机理比较有效的手段151。2试验中有待解决的一些问题虽然振动台模型试验有不少的优点，但是在实际的试验中还有不少问题有待提高，己经有不少的第一作者：王燕华女1977年7月出生博士研究生工程师E-mailwyh00737@seuedu.cn收稿日期：2⑴8—02—2936文献对此进行讨论与研宄，主要是集中在模型相似、加载速率、地

7、震波形精确复现等几个方面。2.1欠质量失真目前，世界上振动台最大的竖向负重是美国的UCSD振动台系统，为2000t,大部分振动台的负重在100t以下16。对于高层建筑来说，当模型采用与原型相同的材料时，按照相似要求，模型的质量通常都超出了振动台的负载能力，如果将模型做得很小，即模型比例太小，那失真就会很严重。因此，目前绝大部分高层建筑或大型建筑的振动台模型都是欠质量的171。由于模型欠质量，在振动台模拟地震作用下，地震作用变小，为了解决这个问题，通常采用加大地面运动加速度或采用正弦波让振动频率与模型的自振频率相一致，产生共振使结

8、构达到破坏。然而这种方法是误区的，因为，这样做的结果是结构竖向构件的轴向压力小了，而结构的整体弯矩变大，如图1所示。这与结构的实际受力是不符的，以此试验结果直接指导工程设计，将会导致严重的错误。正确的做法应是适当地调整模型的比例，并在模型上附加质量块。a—正确的