地震模拟振动台试验分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
美国NEES计划： Network for Earthquake Engineering Simulation
地震模拟振动台试验分析
7
Lab of Prof. Tian Shizhu
§2.8 结构抗震试验方法
地震模拟振动台在抗震研究中的作用。
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。
2
Lab of Prof. Tian Shizhu
中国建筑科学研究院 (国内最大）
台面尺寸：6.1米×6.1米 台面承重：60吨 三方向六自由度
地震模拟振动台试验分析
3
Lab of Prof. Tian Shizhu
近年来，振动台阵列开始投入使用。3个振动 台组成一个振动台阵列进行桥梁结构的地震模拟振 动台试验。3个振动台可以在一个方向上同步运动， 也可以根据桥梁实际场地的差异，分别输入不同的 地震波进行试验。这种振动台阵列可以进行较大尺 寸的结构模型试验。
地震模拟振动台试验分析
11
Lab of Prof. Tian Shizhu
§2.8 结构抗震试验方法
地震地面运动数据来自地震观测台网的地震记录， 这些地震记录一般为地震地面运动的速度或加速度。 在结构抗震设计中，也是根据地面加速度来计算结 构受到的惯性力。因此，进行振动台试验时，输入 到计算机的地震运动大多为地面运动加速度，相应 的电液伺服作动器的控制目标也应包括加速度。
研究动力相似理论，为模型试验提供依据。
检验产品质量，提高抗震性能，为生产服务。
为结构抗震静力试验，提供试验依据。
地震模拟振动台试验分析
8
Lab of Prof. Tian Shizhu
振动台是用来产生模拟地震地面运动，对结构的抗 震性能进行研究。如图为地震模拟振动台的示意图。
试验时，振动台台面产生
台面尺寸A：3米×6米
台面尺寸B：3米×6米
A台面承重：35吨
B台面承重：35吨
地震模拟振动台试验分析
6
Lab of Prof. Tian Shizhu
University of California San Diego University at Buffalo, The State University of New York
要求的地面运动，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ຫໍສະໝຸດ 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。
地震模拟振动台试验分析
9
Lab of Prof. Tian Shizhu
振动台运动维数（振动方向）
地震引起的地面运动非常复杂，一般情况下， 地震地面运动由6个自由度的运动分量组合而成，即 2个水平方向、l个垂直方向的直线运动和绕3个坐标 轴方向的旋转运动。最简单的地震模拟振动台为水 平单向振动台，它只有一个方向的运动。最复杂的 振动台包含所有6个自由度的运动。
二、地震模拟振动台试验
在地震模拟振动台上进行动力试验，具有其它抗震
动力与静力试验不同的特点，地震模拟振动台能再现各
种形式的地震波，它为试验的多波输入分析提供了可能，
它可以模拟若干次地震现象的初震主震以及余震的全过
程，因此就可以了解试验结构在相应各个阶段的力学性
能，从而可给予人们直观了解和认识地震对结构产生的
地震模拟振动台试验分析
12
Lab of Prof. Tian Shizhu
控制方式：目前，较先进的振动台采用三参量控制技
术，将振动台的位移、速度和加速度均作为控制目标。
当振动台的振动频率较高时，位移较小而加速度较大，
采用加速度为控制目标可以获得较高的相对控制精度。
低频振动时则正好相反，采用位移控制可以得到较高
的相对控制精度。在振动台台面安装了加速度、速度
和位移传感器，这些传感器采集的信号均反馈至控制
系统的计算机，计算机根据误差最小的原则实时选择
控制参量，使振动台准确地再现输入的地震波。
地震模拟振动台试验分析
13
Lab of Prof. Tian Shizhu
地震模拟振动台的主要技术参数如下：
(1) 台面尺寸和台面最大负载
破坏现象。它可以按照人们的要求，借助于人工地震波
的研究及输入，模拟在任何场地上的地面运动特性。
地震模拟振动台试验分析
1
Lab of Prof. Tian Shizhu
台面尺寸：20米×15米 台面承重：1200吨 三方向六自由度
Dr. Masayoshi Nakashima
地震模拟振动台试验分(析中岛正爱 教授)
地震模拟振动台试验分析
10
Lab of Prof. Tian Shizhu
六自由度地震模拟振动台：由振动台台面、电液伺 服作动器、控制系统和数据采集系统组成。多个电 液伺服作动器可使振动台台面实现任意方向上的移 动和绕任意轴的转动。试验时，将地震地面运动的 有关数据输入到计算机，作为振动台台面的运动数 据，计算机将输入的地震运动数据转换为台面的运 动数据，再对电液伺服作动器发出控制指令，电液 伺服作动器推动振动台台面实现地震地面运动模拟。
地震模拟振动台试验分析
4
Lab of Prof. Tian Shizhu
内华达州立大学 雷诺分校—振动 台阵
University of Nevada，Reno
地震模拟振动台试验分析
Lab of Prof. Tian Shizhu
台面尺寸：
4.3米×4.5米
台面承重：50吨
5
重庆交通科研设计院 两台台阵
台面尺寸决定了进行试验的结构模型平面尺寸。在静载试验
或拟静载试验(低周反复荷载试验)中，常常忽略结构受力单
元的空间联系，取试验结构模型为平面结构模型，例如，平
面框架结构。平面外的稳定问题通过试验装置解决。但在地
震模拟振动台试验中，即使是单向地震模拟试验，结构模型
也应为空间模型。台面尺寸越大，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地震寸模拟为振2动0台m试×验分15析m(日本)。
14
Lab of Prof. Tian Shizhu
大型地震模拟振动台多采用电液伺服作动器作为驱 动单元，振动台试验中，运动部件的最大加速度取 决于电液伺服作动器的最大推力和运动部件的质量。 这里，运动部件就是指振动台台面和试验结构模型。 因此，振动台试验中，试验结构模型的平面尺寸受 振动台平面尺寸限制，试验结构模型的重量也要受 到振动台最大负载能力的限制。
地震模拟振动台试验分析
7
Lab of Prof. Tian Shizhu
§2.8 结构抗震试验方法
地震模拟振动台在抗震研究中的作用。
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。
2
Lab of Prof. Tian Shizhu
中国建筑科学研究院 (国内最大）
台面尺寸：6.1米×6.1米 台面承重：60吨 三方向六自由度
地震模拟振动台试验分析
3
Lab of Prof. Tian Shizhu
近年来，振动台阵列开始投入使用。3个振动 台组成一个振动台阵列进行桥梁结构的地震模拟振 动台试验。3个振动台可以在一个方向上同步运动， 也可以根据桥梁实际场地的差异，分别输入不同的 地震波进行试验。这种振动台阵列可以进行较大尺 寸的结构模型试验。
地震模拟振动台试验分析
11
Lab of Prof. Tian Shizhu
§2.8 结构抗震试验方法
地震地面运动数据来自地震观测台网的地震记录， 这些地震记录一般为地震地面运动的速度或加速度。 在结构抗震设计中，也是根据地面加速度来计算结 构受到的惯性力。因此，进行振动台试验时，输入 到计算机的地震运动大多为地面运动加速度，相应 的电液伺服作动器的控制目标也应包括加速度。
研究动力相似理论，为模型试验提供依据。
检验产品质量，提高抗震性能，为生产服务。
为结构抗震静力试验，提供试验依据。
地震模拟振动台试验分析
8
Lab of Prof. Tian Shizhu
振动台是用来产生模拟地震地面运动，对结构的抗 震性能进行研究。如图为地震模拟振动台的示意图。
试验时，振动台台面产生
台面尺寸A：3米×6米
台面尺寸B：3米×6米
A台面承重：35吨
B台面承重：35吨
地震模拟振动台试验分析
6
Lab of Prof. Tian Shizhu
University of California San Diego University at Buffalo, The State University of New York
要求的地面运动，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ຫໍສະໝຸດ 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。
地震模拟振动台试验分析
9
Lab of Prof. Tian Shizhu
振动台运动维数（振动方向）
地震引起的地面运动非常复杂，一般情况下， 地震地面运动由6个自由度的运动分量组合而成，即 2个水平方向、l个垂直方向的直线运动和绕3个坐标 轴方向的旋转运动。最简单的地震模拟振动台为水 平单向振动台，它只有一个方向的运动。最复杂的 振动台包含所有6个自由度的运动。
二、地震模拟振动台试验
在地震模拟振动台上进行动力试验，具有其它抗震
动力与静力试验不同的特点，地震模拟振动台能再现各
种形式的地震波，它为试验的多波输入分析提供了可能，
它可以模拟若干次地震现象的初震主震以及余震的全过
程，因此就可以了解试验结构在相应各个阶段的力学性
能，从而可给予人们直观了解和认识地震对结构产生的
地震模拟振动台试验分析
12
Lab of Prof. Tian Shizhu
控制方式：目前，较先进的振动台采用三参量控制技
术，将振动台的位移、速度和加速度均作为控制目标。
当振动台的振动频率较高时，位移较小而加速度较大，
采用加速度为控制目标可以获得较高的相对控制精度。
低频振动时则正好相反，采用位移控制可以得到较高
的相对控制精度。在振动台台面安装了加速度、速度
和位移传感器，这些传感器采集的信号均反馈至控制
系统的计算机，计算机根据误差最小的原则实时选择
控制参量，使振动台准确地再现输入的地震波。
地震模拟振动台试验分析
13
Lab of Prof. Tian Shizhu
地震模拟振动台的主要技术参数如下：
(1) 台面尺寸和台面最大负载
破坏现象。它可以按照人们的要求，借助于人工地震波
的研究及输入，模拟在任何场地上的地面运动特性。
地震模拟振动台试验分析
1
Lab of Prof. Tian Shizhu
台面尺寸：20米×15米 台面承重：1200吨 三方向六自由度
Dr. Masayoshi Nakashima
地震模拟振动台试验分(析中岛正爱 教授)
地震模拟振动台试验分析
10
Lab of Prof. Tian Shizhu
六自由度地震模拟振动台：由振动台台面、电液伺 服作动器、控制系统和数据采集系统组成。多个电 液伺服作动器可使振动台台面实现任意方向上的移 动和绕任意轴的转动。试验时，将地震地面运动的 有关数据输入到计算机，作为振动台台面的运动数 据，计算机将输入的地震运动数据转换为台面的运 动数据，再对电液伺服作动器发出控制指令，电液 伺服作动器推动振动台台面实现地震地面运动模拟。
地震模拟振动台试验分析
4
Lab of Prof. Tian Shizhu
内华达州立大学 雷诺分校—振动 台阵
University of Nevada，Reno
地震模拟振动台试验分析
Lab of Prof. Tian Shizhu
台面尺寸：
4.3米×4.5米
台面承重：50吨
5
重庆交通科研设计院 两台台阵
台面尺寸决定了进行试验的结构模型平面尺寸。在静载试验
或拟静载试验(低周反复荷载试验)中，常常忽略结构受力单
元的空间联系，取试验结构模型为平面结构模型，例如，平
面框架结构。平面外的稳定问题通过试验装置解决。但在地
震模拟振动台试验中，即使是单向地震模拟试验，结构模型
也应为空间模型。台面尺寸越大，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地震寸模拟为振2动0台m试×验分15析m(日本)。
14
Lab of Prof. Tian Shizhu
大型地震模拟振动台多采用电液伺服作动器作为驱 动单元，振动台试验中，运动部件的最大加速度取 决于电液伺服作动器的最大推力和运动部件的质量。 这里，运动部件就是指振动台台面和试验结构模型。 因此，振动台试验中，试验结构模型的平面尺寸受 振动台平面尺寸限制，试验结构模型的重量也要受 到振动台最大负载能力的限制。