烟囱模型动力试验研究

烟囱结构的地震反应及其破坏机理是地震工程界长期讨论的问题,对高耸烟囱结构的模型试验研究是研究此工程问题的重要方法,作者通过对45m和180m高大烟囱结构的动力模型试验,对烟囱结构的地震反应及其破坏机理进行了模型试验研究,得出了有意义的结论,为这一问题的理论研究提供了有力的依据。

砂土中桩基动力响应振动台模型试验

针对近海工程中桩基受到的风、波浪等水平动力荷载,利用自制的振动台加载系统提供水平简谐荷载,在砂土中开展了单桩和群桩动力模型试验,研究荷载幅值及荷载频率对桩基动力响应的影响。运用数字图形相关形变测试系统监测桩基位移,验证了加载装置的有效性,并对桩周土体的变形进行了动态监测。试验发现,桩身弯矩最大值随荷载幅值增大而增长。1、3、5 Hz 3种加载频率对桩身弯矩分布影响很小,桩身弯矩主要分布在土体表面以下11倍桩径深度范围内,最大弯矩出现在约4倍桩径深度处。群桩前排桩的弯矩大于后排桩。试验结果可为桩基在水平动力荷载下的动力响应研究提供参考,该试验系统能为类似的桩基动力模型试验提供技术保障。

乌东德高拱坝振动台动力模型试验研究

目前国内外高拱坝遭受震害的实例较少,缺乏足够且有效的原型地震破坏观测资料。采用振动台动力模型试验方法,对270 m高的乌东德拱坝在强震条件下的破坏过程和破坏形态进行研究,分析坝体地震破坏模式和结构抗震薄弱部位,评价大坝的抗震安全性。研究结果表明:模型试验分析得出了乌东德拱坝自振特性、地震条件下加速度、动应变及横缝开度等动力响应,且与数值计算成果基本一致;在极限强震作用下,大坝建基面附近存在延伸深度有限的局部开裂,主要的破坏区域在于坝体的中上部,顶拱以下约1/3高度以内的区域形成上、下游贯通的梁向宏观裂缝;乌东德高拱坝在设计与校核地震作用下坝体应力状况较好,坝体横缝开度较小,且极限抗震能力较强。

软弱覆盖层上土石坝动力离心模型试验研究

在覆盖层上筑坝时其抗震稳定性是工程关键技术难点。为揭示覆盖层中的地震动传播规律和大坝失稳现象,依托某原型工程,先后输入场地波和加窗正弦波开展了离心机振动台模型试验。研究发现,在场地波目标峰值加速度0.53g激震时,因能量损耗和软弱覆盖层的滤波效应,地震动传播到坝顶的加速度峰值为0.773g,加速度放大系数为1.39,小于规范建议值2.0;在输入加窗正弦波的试验中,坝顶加速度放大系数为1.46,同样表明软弱覆盖层对地震动传播有一定衰减。两次试验揭示的大坝震陷变形现象符合一般规律,但因软弱砂层厚度大,总体震陷率较高,其中第1次试验后坝体没有明显的破坏,第2次试验出现大量堆石滚落、坝顶沉陷、坝坡挤压拱起、心墙开裂等现象。尽管受试验条件的限制,模型的尺寸效应和边界效应对试验结果可能存在一定影响,但该研究结论可为覆盖层上的坝体动力数值分析提供参考依据。

配重不足时的动力试验模型与原型相似关系问题的探讨

本文分析了动力方程法和参数的量纲分析法的关系。指出采用量纲分析法时正确选择基本参数的重要性。文中用两种方法推导了不同配重条件下,模型与原型的动力相似关系,并且提出了在结构进入弹塑性阶段后,应如何根据得出的相似关系来分析原型的动力性能。为解决振动台试验时配重不足条件下,如何根据试验结果正确地推算原型结构的抗震性能提供了一种可靠的定量方法。文中以两个1/4比例八层砌体结构房屋模型的振动台试验结果和足尺模型的动力分析结果验证了本文给出的动力相似关系的正确性。

龙开口水电站溢流坝段动力模型破坏试验研究

采用仿真混凝土材料研究了龙开口水电站溢流坝段在不同因素影响下的动力破坏特征,并通过对6个模型试验结果的分析探讨了溢流坝段的动力破坏机理。试验中考虑了坝体-库水的动力相互作用以及横河向地震动对大坝破坏的影响,采用规范谱波和场地谱波两种地震动激励进行模型超载破坏分析。试验结果为工程设计和评价溢流坝段的抗震性能提供依据。

高速铁路桥梁基础单桩动力模型试验研究

在软土中进行了桩的轴向动静力受压模型试验 ,对桩的动承载力、桩动侧阻、动端阻、桩顶竖向累积位移、桩顶振动位移幅值及动刚度进行了分析研究 ,得到了软土地区高速铁路桥梁桩基承载力设计值应折减 10 %～ 3 0

循环荷载作用下单桩动力模型试验与桩土界面特性研究

通过开展红黏土中单桩轴向循环振动模型试验,研究不同循环荷载比和加载频率对桩长期动力特性的影响,从桩侧土剪切刚度和侧阻退化两方面出发,对循环荷载作用下桩顶累积沉降机制进行分析。在FLAC3D中,实现能够反映剪切刚度疲劳退化的修正Hardin-Drnevich(H-D)模型,并对常法向刚度(CNS)循环剪切下侧阻退化进行数值模拟。试验发现,循环荷载幅值是桩顶累积沉降变化的重要影响因素;桩顶动刚度在加载初期要先经历一个迅速降低的短暂过渡阶段,之后则不随振次的增加而改变;桩身振动在桩周土中引起的超孔压较小,有效应力的降低不足于使侧阻力发生较大程度的退化;随着加载速度的增大,桩顶动刚度和加速度均随之增大。采用修正H-D模型得到的理论滞回曲线与数值结果基本吻合,验证了程序编制的正确性。

桩板结构路基动力模型试验研究

桩板结构路基是高速铁路无碴轨道的一种新的路基结构形式,基于Bockinghamπ定理,采用量纲分析方法,确定了桩板结构路基模型的动力相似常数,通过室内大比例动态模型试验研究,分析了在循环加载的条件下浸水前、后桩板结构路基的动态力学特性。试验结果表明,路基动应力沿深度逐渐衰减,激振频率对动应力的影响不太明显;路基边坡浸水后,在相同加载频率下,动应力比浸水前略有增大;桩基加深了路基的动力影响范围,改善了路基土体部分的受力状态;桩底持力层受动力影响较大,是动力设计的关键环节之一。

动力模型试验模型土配制初探

动力模型试验已经广泛应用于土与结构相互作用的研究中,其中模型土的配制尤为重要。根据所选土样的基本物理力学性质,制作了不同干密度、含水率的环刀试样,通过直接剪切试验,得到了不同试样的初始剪切模量。在试验的基础上,探讨了初始剪切模量与试样干密度、含水率之间的关系。基于动力模型试验的相似关系得到了模型土配制的基本要求,结合探讨结果分析了不添加其他材料的模型土配制,得到定性的模型土配制方法,结果可为以后类似试验的模型土配制提供参考。

长河坝动力离心模型试验研究

采用离心机振动台模型试验研究了长河坝在不同地震加速度下的地震加速度反应、坝顶沉降和破坏模式,分析了大坝的极限抗震能力。结果表明:坝体加速度反应随坝高的变化可以分成两个线性变化段,1/2～2/3坝高以下,坝体加速度反应较小;1/2～2/3坝高以上,坝体加速度反应明显增大,越往坝顶加速度放大系数就越大;在100年超越概率1%(峰值加速度4.30 m/s2)地震条件下,地震引起的坝顶沉降约为165～178 cm;地震破坏模式为坝顶局部滑动破坏;地震极限抗震能力5.32 m/s2。试验验证了长河坝的抗震措施是合理、可行的。

混凝土高坝动力模型材料的试验研究

基于动力模型试验的动力相似准则,经一系列配合比和力学性能试验及动弹性模量超声波检测,研制了新型高混凝土坝动力试验模型材料DMM。初次提出以河砂作为混凝土坝动力相似材料的粗骨料主材,显示出能够借此有效调控动弹性模量和材料重度的新特点,明显优于石英砂等材料。大量试验结果表明,DMM材料不仅重度高、动弹性模量低,且其应力-应变关系中具有稳定而明显的线弹性阶段,符合高混凝土坝动力模型试验和相似准则的基本要求,且环保无毒、价廉、制作周期较短,可成为优良的动力相似材料。

微混凝土抗滑模型桩的地震动力弹性反应试验研究

为研究原型钢筋混凝土抗滑桩的加固效果和地震动力反应,采用微混凝土抗滑模型桩制作了高位单排抗滑桩加固边坡模型,进行了动力离心模型试验,测量了地震作用下边坡变形、反应加速度和在较高桩位条件下抗滑桩静动力弯矩等反应规律。结果表明:在地震作用下,微混凝土模型桩在加固边坡模型中有足够的抗弯承载强度,仍处于弹性工作范围内。进一步分析而表明,抗滑桩对周围土体的约束和由此形成的土拱效应使得桩体附近土体的反应加速度略有减小,抗滑桩加固是有效的。

地震荷载作用下海上风力机结构动力模型试验

综合考虑弹性相似律和佛劳德数（Fr）相似开展固定式多桩基础海上风力机结构动力模型试验,研究海上风力机整体结构在地震、风、波浪及海流单独及联合作用下的结构动力反应。运用ANSYS建立试验模型的有限元模型,将实测的地震波、风荷载和波高时程等荷载条件施加于数值模型,开展动力时程反应分析。通过试验数据与有限元结果的对比分析得出,在进行地震荷载作用下海上风力机结构动力反应分析时,需要考虑风、波浪等荷载因素的影响;地震、风、波浪荷载之间的耦合作用对结构内力反应具有显著影响,特别是当设计地震峰值加速度较小时,风与波浪荷载作用下的结构内力反应与地震荷载作用时效果相当。

高速摄影测量在振动台动力模型试验中的应用

针对振动台试验的缩尺模型往往频率很高,采用普通摄像机记录试验过程会丢失很多信息,无法将摄影测量应用于振动台动力模型试验中的问题,利用高速相机记录试验过程,并采用数字图像处理技术获得标示点处的物理量,与传统传感器比较表明,高速摄影测量是一种无接触、全局化、自动化程度高、精度满足试验要求的量测手段,并在Koyna重力坝振动台模型试验中取得了较好效果。

桩端炭质泥岩浸水前后动力变形特性模型试验

研究目的:近年来,在我国西南山区的公路、铁路建设中均出现了炭质泥岩这种特殊岩土,因其浸水后极易软化,而且发生膨胀变形,导致在荷载作用下经常发生承载力不足、沉降变形增大和边坡失稳等一系列工程地质灾害,对沉降控制标准极高的高速铁路后期运营带来极大危害。为评价桩端炭质泥岩在浸水和动荷载条件下对高铁路基沉降影响,本文通过动力模型试验研究了桩端炭质泥岩在浸水前后、动荷载作用下的变形特性。研究结论:(1)动荷载为200~400 N时,桩端炭质泥岩浸水前后的换算沉降分别在2.92~9.64 mm和36.74~63.48 mm之间,浸水后沉降变形显著增加;(2)浸水与列车动荷载是导致桩端炭质泥岩产生过大工后沉降的主要因素,水对炭质泥岩的沉降影响远大于动荷载作用;(3)荷载振动次数对滞回曲线的六项指标λ、k、d、S、ζ、η有显著影响;(4)炭质泥岩浸水后,强度、刚度明显降低,粘滞性显著增大,能量耗散能力增强,在动荷载下损伤程度明显增加,软化效应显著;(5)本研究结论可为类似工程地质条件下的公路与铁路路基设计与施工提供借鉴和参考。

心墙堆石坝坝顶加筋措施的动力离心模型试验研究

坝顶加筋是心墙堆石坝抗震的重要工程措施之一,然而目前对其抗震效果的试验研究并不充分。本文利用中国水科院双向离心机振动台开展了动力离心模型试验,探究了铺设土工格栅加固坝顶这一措施的抗震效果,并探讨了埋设间距及土工格栅材料刚度对心墙堆石坝动力响应的影响。动力离心模型试验结果表明,坝顶加筋提高了坝顶刚度,导致坝顶附近区域顺河向和竖向动力响应变强。采用0.08H至0.16H间距加筋都将起到增强坝体刚度、提高坝体抗震稳定性的作用,坝顶加筋降低震陷、裂缝等风险,有利于坝体的安全稳定。土工格栅的刚度对心墙堆石坝的动力响应影响较大,刚度过大的材料难以造成土料与土工格栅的紧密结合,从而不能起到良好的抗震效果。

碾压混凝土重力坝动力模型破坏试验研究

采用仿真混凝土材料研究碾压混凝土重力坝不同坝段模型在地震荷载作用下的破坏特征。通过施加不同的地震波,研究各种坝段的动力特性,并在此基础上进行了大坝的超载破坏试验,分析研究了重力坝各坝段的极限承载力和变形破坏机理,对比评价各坝段的抗震性能。试验结果表明,各坝段均首先在坝头部位发生开裂损伤,随着输入地震动加速度的逐级增加,不同坝段出现破坏的部位和破坏程度有所变化。试验结果为工程设计和全面定量评价重力坝各坝段的抗震性能提供重要依据。

输水隧道动力模型试验中相似比尺规律的探讨

结构动力模型试验与动力模型破坏试验中,保持模型与原型相似的基本要求与处理技巧根据试验目的不同,而有所差别。这里就地下输水隧道考虑流-固耦合的动力模型试验进行理论研究和数值模拟,研究中根据工程的实际及模型试验选料的经济实用性,提出当原型与模型弹性模量不相等时的动力相似比尺是以围岩的弹性模量比来计算的规律。为今后复杂的地下水工结构动力模型的结构动力特性和破坏试验的相似问题拓宽思路,提供有用的参考价值。

隧道上覆土柱水平地震力传递机制及动力模型试验研究

为改变隧道横断面抗震计算静力法中上覆土柱水平地震力传递机制不清的现状,以Ⅴ级围岩为例,利用动力有限元法对隧道上覆土柱水平地震力传递机制进行研究,对静力法进行了修正,并通过动力模型试验予以验证。研究结果表明:隧道上覆土柱水平地震力以均布剪切摩擦力形式作用于二衬上半拱圈;埋深25m条件下,隧道上覆土柱水平地震力传至二衬结构上的摩擦力最大;埋深小于50m时,地震烈度越大,摩擦力越大;埋深大于50m时,摩擦力受地震烈度的影响很小,隧道进入深埋状态,结构受地震影响很小;以均布剪切摩擦力代替水平集中力修正静力法,修正后静力法的抗震计算结果偏于安全,比原静力法计算结果更接近动力计算结果,更能反映实际地震中隧道结构的动力性能。研究成果可为隧道抗震设防设计提供参考。