钢管混凝土拱桥振动实验模型相似理论分析

针对小相似比情况下钢管混凝土组合材料在实验室不易模拟的问题,结合实验,提出适用于钢管混凝土拱桥振动台实验的相似关系和由原型组合材料向单一实验材料转化的截面转化条件。通过有限元软件分析不足配重模型下模型与原型的基本振动频率和前阶模态,借用相似系数对比,验证相似理论和转换条件的正确性。     

车桥耦合振动缩尺模型试验的相似律研究

基于公路桥梁车桥耦合振动特性及结构动力模型试验相似理论,提出了车桥耦合振动缩尺模型试验相似关系。以某假设简支梁桥为原型,根据原型结构动力特性及相似比尺,计算了车辆与桥梁动力特性参数;对比分析了原型桥与模型桥的静、动态响应,校验所提出的车桥耦合振动缩尺模型相似律。结果表明:车桥耦合振动室内缩尺模型需同时满足弹性相似律及重力相似律。     

岩质边坡物理模型试验相似材料研究

岩质边坡物理模型试验中相似材料的选取与制作,通常只是考虑密度、粘聚力、内摩擦角和弹性模量参数在数值上的相似关系,并未考虑相似材料是否能够再现复杂应力条件下岩石的强度和变形特性. 为了解决这一问题,通过统计分析汶川地震所诱发滑坡的地层岩性,选取其中常见的石英岩和砂岩作为沉积岩原型;确定相似材料制备的主要控制指标以及试样成型方法,并分别采用两种常用的地质模型相似材料制备方法,在实验室制备其三轴压缩试验标准试样;开展两种相似材料标准试样的三轴压缩试验,研究其在不同围压条件下的应力应变特性与破坏模式. 试验结果表明:不同围压条件下,实验室制备的两种相似材料标准试样在剪切破坏之前的应力应变曲线变化规律同实际的岩石原型相符,表现为线弹性关系;相似材料标准试样所受围压与其单轴抗压强度的比值不同的情况下,试样剪切破坏时所受偏应力与其单轴抗压强度的比值与实际岩石原型三轴试验中的比值相近,但相似材料试样的破坏应变均小于实际岩石原型的破坏应变.      

隧道振动台模型试验的相似关系

以嘎隆拉隧道振动台模型试验为例,在模型试验相似理论的基础上对隧道振动台试验相似关系进行了研究;用方程分析法和量纲分析法推导了模型试验相似准则,实现了模型试验几何条件、边界条件、荷载及材料的相似,将其应用于隧道振动台动力模型试验;建立了有限元模型,从加速度时程曲线、频谱特性、加速度放大系数、破坏现象等方面与试验进行了对比。结果表明,试验结果与计算结果比较相符,破坏现象和破坏部位基本相似,说明本次相似关系的拟定是合理的。     

衬砌纵向开裂隧道地震响应振动台的试验研究

为了研究高速铁路双线隧道衬砌纵向裂缝对结构抗震安全性的影响,针对《铁路隧道设计规范》（TB 10003—2016）IV级围岩开展大型振动台模型试验,试验采用改进的静动耦合剪切模型箱,考虑隧道埋深、衬砌开裂位置和开裂形式3个影响因素,分析隧道衬砌的地震动应变和结构内力响应规律. 试验结果表明:在地震剪切波作用下,浅埋隧道和深埋隧道衬砌结构的破坏形式分别为受拉破坏和受压破坏,破坏位置均首先出现在拱腰,对应的无裂缝衬砌破坏时振动台台面输入波峰值加速度分别为0.8g和0.9g;拱顶和边墙处裂缝对隧道衬砌结构抗震安全性影响较小,而拱腰处裂缝影响显著;浅埋和深埋条件下,拱腰处有裂缝的衬砌破坏时振动台台面输入波峰值加速度分别为0.5g和0.6g;纵向裂缝的开裂形式不同,衬砌破坏时对应的峰值加速度基本相同;在深埋条件下,相比于正截面裂缝,拱腰处斜截面裂缝导致衬砌结构破坏后变形速度加剧.      

高温作用后混凝土损伤动态本构模型研究

为解决高温对混凝土损伤问题,基于混凝土非线性粘弹性本构模型理论及损伤力学有关理论,建立了包含材料参数、动态模量等9个参数的混凝土损伤型动态本构模型,考虑到高温对混凝土动态力学性能影响显著,将高温损伤内化到对本构模型元件材料参数的影响,并根据实验所得数据,拟合得到模型在各温度下的材料参数值;将模型预测应力-应变曲线与实验所得应力应变曲线比较,结果表明:两者的峰值应力误差在5%以内;峰值应变误差在9%以内;弹性模量误差在7%以内,曲线总体拟合相似度在0.93以上,该模型能较好模拟经受高温作用后的混凝土冲击力学特性.     

离心模型试验中土的渗透相似特性

土的渗流和渗流控制是土力学和土木工程建设中的一项极其重要的课题.土工离心模拟技术在研究渗流方面具有明显的优势,通过对模型施加N倍的离心加速度,保证模型的应力水平与原型一致,就可以用模型反映、表示原型.通过介绍离心模拟技术在研究土的渗透系数方面的一些研究成果,同时结合自身研究成果,可得出离心机中土的渗透系数的公式.     

三向应力下典型岩石破坏预警及峰后特性

为探讨岩石在三向应力下的变形、破坏规律及其峰后本构模型,对不同围压下石灰岩和砂岩进行了三 轴压缩全过程试验,分析了2种典型岩石的变形、破坏规律和峰前、峰后承载能力与变形之间的关系,在此基础 上建立了岩石的本构模型.研究结果表明:石灰岩在低围压下易于发生失稳破坏,在高围压下较难发生失稳破 坏,围压的增大对岩爆有一定抑制作用;同种岩石峰值应力时对应的环向应变不随围压的改变而改变,近似为一 定值,可以将其作为岩石破坏的一个预警指标;石灰岩的剪胀效应发生在破坏后,而砂岩在轴向应力达到其峰值 的70%左右时就开始出现剪胀;岩石峰后应力与其承载能力相等,由侧向变形控制,随侧向变形增大逐渐衰减 至残余强度;基于本构模型的计算结果与三轴压缩试验结果吻合较好.      

基于Drucker-Prager准则的岩石损伤本构模型

为解决用对数变换再线性拟合的方法求岩石损伤本构方程参数计算过程复杂、不利于计算机编程的问题,引入岩石应力-应变曲线特征参量,并考虑岩石应力-应变曲线的极值条件,给出了模型参数的解析式,从而建立了新的岩石损伤本构模型.通过与砂岩试件三轴压缩试验结果比较,证明所建立的模型可以很好地反映岩石的应力-应变关系.通过对参数m和F0的讨论,认为m和F0分别代表了岩石的脆性和强度,而弹性模量是参数m和F0的共同反映.     

砌体剪压复合强度的试验研究

为避免现有砌体结构剪压复合作用下较为繁琐的双向控制强度测试模式，采用一种以单向加载替代传统双向加载的改进试验装置，借助试件角度旋转获取了不同应力比下砌体剪切滑移破坏、受拉破坏、受压破坏3种破坏形态；通过数值分析对试验现象进行对比验证，揭示了不同剪压复合应力状态下砌体抗剪强度的破坏规律；以0.2和0.6为界限采用三段式剪压相关曲线构建出不同应力条件下剪压复合强度破坏准则，以0.2为界限提出了砌体剪压复合受力状态下材料应力应变关系. 结果表明:改进试验方法简捷高效误差小，理论计算与试验结果之比的均值为1.07，变异系数为0.180；试验结果丰富了砌体材料本构关系，可为砌体结构破坏准则的完善与数值分析模型的构建提供理论依据.      

某四层砌体结构预制板教学楼振动台缩尺模型试验设计

由于砌体结构墙体中的竖向压应力对结构的强度和刚度都有一定的影响,因此其振动台缩尺模型设计与高层建筑的缩尺模型设计不尽相同,有着其独自的特点。以体外预应力加固砌体结构振动台模型对比试验为背案介绍了某四层砌体结构预制板教学楼缩尺模型设计的全过程,包括模型材料选取,模型相似关系的确定、模型保护措施的设计以及附加质量的确定,对其中存在的问题进行了讨论,所提供的砌体结构缩尺模型设计思路能为今后的相关试验工作提供一定的参考。     

坡形和加筋措施对地震响应影响的振动台模型实验研究

实施边坡工程地震性态控制设计方法的关键是揭示边坡土性、坡形对基岩地震动参数传递影响的规律。利用大型振动台分别进行了层状土与边坡模型的振动台对比实验、素土与铺设加筋材料的振动台对比实验。实验发现,与层状土对比,具有临空面的边坡对地震加速度峰值放大系数可增加约30%;素土与铺设加筋材料的层状土实验相比,后者对加速度峰值放大系数则可减小约20%;此外,还对地震作用下模型的动力特性进行了探讨,发现同一模型在重复实验后,土体损伤导致模型自振频率降低,此时土体对地震波表现出更强的放大效应。     

地震作用下土体变形破坏模式与机理研究

阐述地震作用下土体破坏机理的国内外研究现状,通过调查新疆地区公路上边坡和路堤的地震变形情况,归纳出土体地震变形模式与机理,设计并完成侧向临空路堤振动台模型试验,可为重灾区交通建设提供参考和借鉴。     

三自由度疲劳振动台的设计及固有频率分析

为模拟高速列车传动系统的多轴随机振动环境,建立了一种能对传动系统沉浮、侧滚、横摆三自由度振动模拟的三自由度牵引传动系统疲劳振动台模型．通过对系统进行运动学分析,利用三维振动台的位姿关系及振动台各分支刚度构造了刚度矩阵和质量矩阵,建立了振动台系统的无阻尼动力学方程,据此研究了系统不同姿态下的固有频率,该计算模型也可以用于其他类型的并联结构固有频率计算,计算结果表明：文中设计的振动台能够满足试验要求．     

加筋格宾挡墙动力特性分析及设计要点

通过室内拉拔试验研究了格宾网筋土作用特性,利用振动台试验研究了加筋格宾挡墙的动力特性,分析了它在地震荷载下的破坏现象及其动土压力分布规律,并找出其在地震荷载下的最不利部位,提出了加强措施;利用Geo-Studio软件建立人工耦合有限元数值模拟模型,对比分析了振动台试验及相同尺寸的有限元数值模拟模型,研究加筋格宾挡墙的动...     

地震作用下岩质地基挡墙土压力变化特性数值分析

通过汶川震区路基工程震害调研,初步概括了高烈度区岩质地基挡墙的破坏规律及特性.结合室内振动台模型试验的校正模型,运用有限差分法数值计算,分析了不同高度岩基挡墙在不同量级地震作用下的动力响应,得到了地震土压力随地震量级、挡墙高度的变化规律,对现行抗震规范的可细化之处进行了补充和讨论.分析结果表明,墙高〈12 m挡墙在Ⅹ度烈度区（〉0.6g）的地震土压力较之Ⅸ度烈度区呈线性增长关系,现行公路、铁路抗震设计规范所采用的拟静力法技术框架可以继续扩展到Ⅹ度烈度区使用;挡墙自身结构特征的模态分析表明,挡墙自身的结构共振破坏是高挡墙震害的重要原因.     

独柱双层高架桥墩柱振动台试验研究Ⅱ:结构地震反应

对独柱双层高架桥墩柱模型进行了模拟地震振动台试验,测试了结构水平向加速度、位移等反应数据,据此计算了墩底和墩身突变截面的地震弯矩,分析了结构损伤发展趋势。结果表明:独柱双层高架桥在水平方向的地震反应主要取决于对应方向前2阶振型贡献;墩柱开裂后,随调幅地震波的次第输入,结构损伤指标随关键自由度最大地震位移增长呈分段线性、梯级上升趋势,并在接近屈服前收敛为常数,此时墩柱截面有效刚度宜根据截面弯矩曲率关系分析确定。     

大跨度地锚式悬索桥模型设计制作与试验

以大连南部滨海大道工程主桥主跨径为460 m的悬索桥为工程背景,基于相似性原理,采用铝合金、细钢丝、细钢丝绳、锚枪、铆钉、方钢管等材料和工具加工制作了1∶50的全桥模型.本模型铝合金杆件之间采用铆钉连接,弥补了以往焊接方法时工艺复杂的缺点,引入相似调整系数这一概念,解决了大缩尺模型配重大、加载困难的问题.静力加载试验结果表明,铆钉连接是可靠的,引入相似调整系数是合理的,该模型的成功制作完成将为后续试验提供基础,并将为实桥的施工提供可靠的实验依据.