结构实验技术_地震模拟振动台试验2

4、输入波形
地震模拟振动台试验的主要目的是检验 结构在遭遇地震时的性能。一般要求振动台 能够模拟地震地面运动，输入的振动波形应 为不规则的地震波。此外，振动台可以用来 对结构施加各种振动激励，输入的波形还包 括正弦波、三角波等规则波，以及随机的不 规则白噪声波等。
建设单位
中国建筑科学 研究院 *
三、振动台基本性能指标
2、台面运动自由度 在工程实践中，地震记录很少有地面运动的旋
转分量，这与强震观测有关。因此，虽然目前已投 入运行的地震模拟振动台大部为6个自由度上模拟地 震地面运动的能力，但在结构抗震试验中，一般仍 以水平方向和垂直方向的振动为主。
3、 频率范围、最大位移、速度和加速度
已有的地震记录的最高频率一般不超过10Hz， 考虑试验结构模型的特点，地震模拟振动台的频率 范围大多为0—50Hz，有的振动台的最高频率响应可 以达到80～120Hz，主要用于较小比例的结构模型的 振动台试验。振动台最大位移一般为±100mm。振 动台的最大加速度可以达到20m／s2(2g，g为重力加 速度)。
2*250
三向六自由度 5*5 20 30 Y：±1.0 Y：±600 Y：±80 0.5~40 2*250
Z：±0.7 Z：±300 Z：±50
4*250
水平竖向双向 四自由度
2*2.8
6
X：±1.0 X：±500 Z:±0.8 Z:±340
X：±50 Z:±34
0.1~100
150
X：±1.0 X：±100 X：±100
208
控制 生产 方式 厂家
备注
MTS 三参
量
位移
MTS
部分 MTS
全套MTS,台面 首钢制造，目
前正在调试
部分控制自制
三参
工作频率高，
量反 Schenck 正准备升级控
馈
制
三参
部分部件由国
量反 MTS 内红山厂配
馈
套，运行良好
共用油源，
位移 Schenck Schenck作动
器，其余自制
自制
红山
设备开发能力 强，全套国产
§5.4 地震模拟振动台试验
一、概论
1、方法：通过电液伺服加载系统驱动振动 台面模拟真实地震动的试验方法，是在实 验室内研究结构地震反应和破坏机理的最 直接方法。
一、概论 2、试验目的
➢研究结构的动力特性，破坏机理及震害原因。 ➢验证抗震计算理论和计算模型的正确性。 ➢研究动力相似理论，为模型试验提供依据。 ➢为结构抗震静力试验，提供试验依据。
4*200
X：±1.2 X：±1000 X：±100
三向六自由度 4*4 10 25 Y：±0.8 Y：±600 Y：±50 0~50
Z：±0.7 Z：±600 Z：±50
三向六自由度 3*4 3 12 X：±1.3 X：±600 X：±125 3.4~40 250
X：±1.0 X：±600 X：±80
北京工业大学 * 中国水利水电科学
研究院 *
同济大学 *
哈尔滨工业大学 *
中国地震局 工程力学研究所 *
河海大学 *
广州大学
大连理工大学 昆明理工大学 台湾交通大学 武汉理工大学 西安建筑科技大学 中国核动力研究所 重庆公路研究所
年代
2004 2002 1987 1983 1995 1987 1986 1997 1985 1995 1985
三向六自由度 3*3
10 Y：±1.0 Y：±100 Y：±100 0~50
Z：±2.0 Z：±100 Z：±50
水平+竖向+摇 摆
3*3
5.2
10
X：±1.0 X：±500 Z:±0.7 Z:±350
X：±75 Z:±50
0.1~50
152
油源 流量 (L) 2000 330 1155
Hale Waihona Puke Baidu1200 330
面积(m2)
台面尺寸比较
40 35 30 25 20 15 10 5 0
建研院 北工大 水科院 同济大学 哈工大 工力所 河海大学 广州大学 大连理工 昆明理工 台湾交大 武汉理工 西安建大
最大工作频率比较
140 120
120 100
100 80
80
最大工作频率(Hz)
60
50
50
40
50
40
40
一、概论
3、优点：可以真实的反应结构实际地震反 应；可以很好的反映应变速率对结构材料 强度的影响
4、缺点：设备昂贵，受台面尺寸限制，不 能做大比例模型试验；受尺寸效应影响， 很难评价结构的抗震能力
二、振动台基本原理
振动台是用来产生模拟的地震地面运动，对结构的 抗震性能进行研究。如图为一地震模拟振动台的示 意图。
振动形式 三向六自由度
台面 台面 模型 尺寸 自重 重 (m) (t) (t)
6.1*6.1 37 60
最大
最大
最大
加速度 速度
位移
(g)
(mm/s) (mm)
X：±1.5 X：±1000 X：±150
Y：±1.0 Y：±1200 Y：±250
Z：±0.8 Z：±800 Z：±100
工作 频率 (Hz)
MTS 另有2*6m滑台
MTS 全套引进MTS
数字 MTS 原为单自由度
1984 水平竖向双向 2*1.5 水平单自由度 3*3 5 10
0.5~80
X：±125
150
MTS
2003 水平单自由度 3*3
6
1.3
500
100 0.4~40
国产 okok.org
水平单自由度 2*2
4.5
英国Sever Test
50
50
40
20
0 建研院
北工大
水科院 同济大学 哈工大
工力所 河海大学 广州大学 大连理工 武汉理工 昆明理工
0~50
激振 力 (kN)
水平单自由度 3*3 6 25 X：±1.0 X：±600 X：±125 0.4~50 250
X：±1.0 X：±400 X：±40
2*340
三向六自由度 5*5 23.5 20 Y：±1.0 Y：±400 Y：±40 0.1~120 1*590
Z：±0.7 Z：±300 Z：±30
试验时，振动台台面产生水平 或竖向往复运动，其运动规律 与结构遭遇地震时的运动规律 相同。安装在振动台上的模型 结构受到台面运动的加速度作 用，产生惯性力，从而再现地 震对结构的作用。
结构模型 台面
油路 振动台基础
作动器
三、振动台基本性能指标
1、 台面尺寸和台面最大负载
台面尺寸及台面负载决定了进行试验的结构模 型尺寸(重量)。台面尺寸及台面负载越大，结构模 型的尺寸就可以越大，试验结构的性能也就越接近 真实结构的性能。目前，世界上最大的振动台台面 尺寸为20m×15m(日本)，其台面负载为1200t