地震模拟振动台试验分析

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§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。
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
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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
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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
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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。
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
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University of California San Diego University at Buffalo, The State University of New York
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。
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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
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
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。
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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。
美国NEES计划： Network for Earthquake Engineering Simulation
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§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。
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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。
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内华达州立大学 雷诺分校—振动 台阵
University of Nevada，Reno
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台面尺寸：
4.3米×4.5米
台面承重：50吨
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重庆交通科研设计院 两台台阵
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。
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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)
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
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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
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。
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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
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)。
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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。