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1.
《岩土力学》2017,(5):1524-1532
在研究地震荷载作用下土-结构动力相互作用的问题和验证方法时,振动台试验被认为是一种有效的工具。试验时应使用合适的模型土箱,试验模型箱的边界效应成为直接影响模型试验结果准确性的重要因素。设计制作了一个由19层圆形环组成的三维层状剪切模型箱,高度为1 800 mm,内径为4 500 mm,层间铝合金框架采用三向运动支撑件连接。开展了模型箱振动台试验,通过埋设在土体中不同深度和位置的加速度计获取的地震反应来研究箱体的边界效应。试验时振动台面输入用于核电工程设计AP1000谱三维地震动。比较了不同深度各测点的加速度时程和反应谱值,计算得到从箱体中心到边缘测点的土体反应的峰值加速度的相对误差值,采用谱比法计算得到加速度反应谱相对误差值。试验及分析结果表明,设计的三维层状剪切模型箱在3个方向上都具有良好的真实场地无限边界条件的模拟效果,解决了现有层状剪切模型箱仅能单向或双向输入水平地震激励的不足。 相似文献
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针对超重力振动台试验场地边界效应和新研制的一套柔性叠层箱,设计与开展干砂、纯水离心模型对比试验,引入加速度峰值误差EPGA、归一化均方误差NMSE、峰值频率误差EF等指标,评价了该叠层箱的剪切效能和边界效应。结果表明：与土体中心加速度相比,干砂模型叠层梁的EPGA、NMSE和EF,最大分别为21.50%、21.36%和3.1%,表明该叠层箱具有较好剪切效能。相同动荷载条件下,干砂模型各叠层梁的加速度峰值和峰值频率,最高是纯水模型的2.37倍和2.23倍,说明干砂试验中叠层梁的响应被土体响应控制,进一步验证了叠层箱具有良好剪切效能。干砂模型叠层梁与土体中心的剪切模量和阻尼比基本一致,误差分别为3%和18%;纯水模型叠层梁的剪切模量为干砂模型的1/3,仅为9.22 MPa;但阻尼比较大,为34.8%。以加速度峰值误差5%为边界效应临界距离,该叠层箱中心处约90 cm×24 cm范围内的测试结果是有效和可靠的。提出的方法与结论,对评价超重力振动台叠层箱边界效应具有重要指导意义和应用价值。 相似文献
3.
针对多点非一致激励下埋地管道的破坏特性,首次设计并开展了多点非一致激励下埋地管道的三台阵振动台试验。首先根据试验条件及试验目的,通过专项研究确定了整个模型体系的相似比,设计了适用于长线型地下结构多台阵振动台试验的悬挂式连续体模型箱,确定了传感器的布置位置;其次对模型材料的选取、地震动输入及试验加载方案进行分析设计。最后,利用试验数据分析了模型箱的动力特性及边界效应,结果表明,对多点非一致激励下埋地管道振动台模型试验的设计方案是合理的。该研究为顺利开展多点非一致激励下埋地管道振动台试验奠定了基础,对同类试验也有一定的参考价值。 相似文献
4.
《岩土力学》2020,(2)
珊瑚礁砂在地震作用下的场地响应受其特殊的工程性质影响。为揭示珊瑚砂场地桩基-地基-上部结构在地震作用下的动力响应特性,开展了不同地震动强度下珊瑚砂地基上3层框架结构群桩基础的振动台模型试验,对地基土和结构物的动力响应进行测试与分析,同时与可液化福建砂场地进行对比研究。结果表明:0.1g正弦波激励下,两种砂模型地基内各处超孔压比均远小于1,模型地基未发生液化;0.2g正弦波激励下,两种砂模型地基发生液化,珊瑚砂场地液化程度小于福建砂场地,液化后的珊瑚砂场地模型地基相比福建砂场地仍具有一定的剪切传递能力和刚度。0.1g和0.2g振动强度下珊瑚砂场地建筑物沉降、水平位移和立柱动弯矩相比福建砂场地较小。不同振动强度下桩基础出现动弯矩峰值的位置不同。 相似文献
5.
《岩土力学》2021,(2)
珊瑚礁砂在地震作用下的场地响应受其特殊的工程性质影响。为揭示珊瑚砂场地桩基-地基-上部结构在地震作用下的动力响应特性,开展了不同地震动强度下珊瑚砂地基上三层框架结构群桩基础的振动台模型试验,对地基土和结构物的动力响应进行测试与分析,同时与可液化福建砂场地进行对比研究。结果表明,0.1 g正弦波激励下,两种砂模型地基内各处超孔压比均远小于1,模型地基未发生液化。0.2 g正弦波激励下,两种砂模型地基发生液化,珊瑚砂场地液化程度小于福建砂场地,液化后的珊瑚砂场地模型地基相比福建砂场地仍具有一定的剪切传递能力和刚度。0.1 g和0.2 g振动强度下珊瑚砂场地建筑物沉降、水平位移和立柱动弯矩相比福建砂场地较小。不同振动强度下桩基础出现动弯矩峰值的位置不同。 相似文献
6.
对边坡岩体软弱夹层进行现场剪切试验,根据试验结果对软弱夹层的剪切变形本构关系进行了分析。常用的剪切变形本构模型有双曲线模型和指数模型,但试验结果表明,这两种模型计算得到的一定剪切变形下的剪应力比实际结果偏小。通过对两种模型的研究发现,由双曲线模型和指数模型得到的剪切刚度Ks分别为剪应力的2次和1次函数,且均为剪应力的一元函数,不能准确地反映软弱夹层的剪切变形本构关系。在此分析基础上,建立了剪切刚度-剪应力的幂函数模型,幂函数模型的精确性在于刚度指数n值的确定,n值可根据试验结果采用回归分析法获得。根据试验结果建立了不同法向应力下的软弱夹层剪切变形的幂函数模型。计算结果表明,幂函数模型与实际情况更为接近,表明用幂函数模型描述软弱夹层的剪切应力-位移关系是合理的。 相似文献
7.
层状盐岩体的三维Cosserat介质扩展本构模 总被引：20，自引：3，他引：17
考虑到深部地下岩土工程一般是较复杂的三维问题,在层状盐岩体二维Cosserat介质扩展本构模型基础上,针对不同岩层交替而成的互层盐岩体,建立了宏观平均意义下考虑细观弯曲效应的三维Cosserat介质扩展本构模型,并给出了模型的初步试验验证。该模型既能分析硬（软）夹层对层状盐岩体刚度的强化（弱化）作用,又能考虑由于夹层的存在而导致的层状盐岩构造体宏观意义下力学特性的各向异性,为层状盐岩体及其他层状介质变形和破损分析提供了一种新的思路和方法。该模型可直接推广到非线性问题。结合数值分析软件可进行层状介质体内复杂洞室稳定性分析。 相似文献
8.
《岩土力学》2017,(3):685-695
为了详细研究均质及复杂非均质场地中地震动的放大效应,通过大型振动台试验获得原始试验数据,再采用傅立叶变换、时频分析与分段时频分析相结合的手段,对试验数据进行分析和处理。通过对试验结果的对比分析,发现当地震动沿竖直方向传播时,不仅地震动时程曲线的峰值会随场地高度的增加而逐步放大,其频率成分含量、主频段的频谱形状,以及整体地震动能量在时频平面上的分布,均会随着场地高度及各分层介质的不同而发生较大变化。与此同时,场地表面的倾斜程度、软弱夹层的厚度等因素也均对地震动的放大效应具有显著影响。通过以上研究,得到了一系列与地震动竖向传播放大效应相关的研究规律(包括PGA峰值特性、频谱特性、时频面上能量谱的分布特性等)。 相似文献
9.
10.
沉箱加桩复合基础地震响应离心试验 总被引：1，自引：0，他引：1
针对沉箱加桩复合基础地震响应问题开展动力离心试验研究。采用砂质粉土作为地基土,上部结构简化为质点和柱体,基础类型包括单桩、沉箱、沉箱加桩复合基础,利用层状剪切模型箱消除边界反射,以上海人工中波为输入波,在50 g离心加速度场下进行水平地震试验。根据基础形式的不同进行3组试验,试验结果表明：对于刚度较小的土,地震波向上传播过程中具有加速度衰减的特征;沉箱底部加桩对于降低基础和结构地震响应有积极的效果,有利于增强其抗震能力;地表、基础、结构的地震响应频率特性各不相同,这取决于其各自不同的自振特性;土与基础、基础与结构之间均会发生地震相互作用,但只有与相互作用对象自振频率均较接近的地震频域分量才能引起明显的相互作用。 相似文献
11.
The role of the seismic soil–pile–structure interaction (SSPSI) is usually considered beneficial to the structural system under seismic loading since it lengthens the lateral fundamental period and leads to higher damping of the system in comparison with the fixed-base assumption. Lessons learned from recent earthquakes show that fixed-base assumption could be misleading, and neglecting the influence of SSPSI could lead to unsafe design particularly for structures founded on soft soils. In this study, in order to better understand the SSPSI phenomena, a series of shaking table tests have been conducted for three different cases, namely: (i) fixed-base structure representing the situation excluding the soil–structure interaction; (ii) structure supported by shallow foundation on soft soil; and (iii) structure supported by floating (frictional) pile foundation in soft soil. A laminar soil container has been designed and constructed to simulate the free field soil response by minimising boundary effects during shaking table tests. In addition, a fully nonlinear three dimensional numerical model employing FLAC3D has been adopted to perform time-history analysis on the mentioned three cases. The numerical model adopts hysteretic damping algorithm representing the variation of the shear modulus and damping ratio of the soil with the cyclic shear strain capturing the energy absorbing characteristics of the soil. Results are presented in terms of the structural response parameters most significant for the damage such as foundation rocking, base shear, floor deformation, and inter-storey drifts. Comparison of the numerical predictions and the experimental data shows a good agreement confirming the reliability of the numerical model. Both experimental and numerical results indicate that soil–structure interaction amplifies the lateral deflections and inter-storey drifts of the structures supported by floating pile foundations in comparison to the fixed base structures. However, the floating pile foundations contribute to the reduction in the lateral displacements in comparison to the shallow foundation case, due to the reduced rocking components. 相似文献
12.
刚性桩复合地基抗震性能的振动台试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
为研究刚性桩复合地基的抗震性能,设计并完成了刚性桩复合地基1:10比尺的振动台试验。试验采用柔性容器这一较新的技术较好地模拟了地基在地震作用下的振动变形。此外,为解决模型与原型难以较好相似的问题,模型中尝试采用了在基础底板施加竖向力、在结构上附加阻尼器等措施。通过大量激振试验,对刚性桩复合地基的地震反应性态、柔性容器的效果等问题进行了研究。结果表明,柔性容器能够较好地解决模型试验的边界问题,刚性桩复合地基具有良好的抗震性能,桩身应变在地震作用下均未达到极限值,上部结构特性对桩身变形有一定影响,振动使土体对基础的约束减弱,但对桩的约束增强。 相似文献
13.
A pneumatic shaking table and its application to a liquefaction test on saturated sand 总被引：2，自引：1，他引：1
The shaking tables that are used in earthquake engineering are normally driven by hydraulic actuators, which require high maintenance and operation costs. In some studies, when it is only desirable to conduct small-scaled model tests, a pneumatic shaking table can be considered as an alternative to a hydraulic shaking table. This paper describes the design, development, calibration, and performance of a pneumatic shaking table system. It was proved that the pneumatic shaking table can offer satisfactory performances. Using the pneumatic shaking table, a liquefaction test on saturated sand was conducted. During liquefaction, both the stiffness and acceleration response of the ground greatly decreased. In comparison to the sharp increase in excess pore water pressure (EPWP) when liquefaction started, the dissipation process lasted for a much longer time period. 相似文献
14.
In this paper, a numerical procedure based on the finite element method is outlined to investigate pile behaviour in sloping ground, which involves two main steps. First a free-field ground response analysis is carried out using an effective stress based stress path model to obtain the ground displacements, and the degraded soil stiffness and strength over the depth of the soil deposit. Next a dynamic analysis is carried out for the pile. The interaction coefficients and ultimate lateral pressure of soil at the pile–soil interface are calculated using degraded soil stiffness and strength due to build-up of pore pressures, and the soil in the far field is represented by the displacements calculated from the free-field ground response analysis. Pore pressure generation and liquefaction strength of the soil predicted by the stress path model used in the free-field ground response analysis are compared with a series of simple shear tests performed on loose sand with and without an initial static shear stress simulating sloping and level ground conditions, respectively. Also the numerical procedure utilised for the analysis of pile behaviour has been verified using centrifuge data, where soil liquefaction has been observed in laterally spreading sloping ground. It is demonstrated that the new method gives good estimate of pile behaviour, despite its relative simplicity. 相似文献
15.
模型土的设计是土与结构相互作用（SSI）振动台试验的重要组成部分。对当前振动台试验模型土的设计方法进行简要介绍,分析当前设计方法的不足。基于土体动应力-动应变关系的骨干曲线方程推导出控制原型土与模型土动力特性相似关系的指标,提出利用土体的剪切模量比 随剪应变 的变化关系曲线和参考应变 的相似比作为模型土设计的控制因素。开展模型土的动三轴试验,得到了模型土 - 关系曲线和 值,对模型土与原型土 - 关系和 值相似性进行了比较,并建议将曲线相关系数、曲线不均匀系数和曲线的曲率系数作为原型土和模型土 - 曲线相似度高低的评价指标。研究结论对于振动台试验中模型土的设计具有指导意义。 相似文献
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Hamid Reza Tabatabaiefar 《Geomechanics and Geoengineering》2017,12(1):28-35
In this study, a synthetic soil mixture has been developed and proposed for experimental soil-structure interaction shaking table tests on building frames with shallow foundations resting on soft soil deposits. The proposed mix provides adequate undrained shear strength to mobilise the required shallow foundation bearing capacity underneath the structural model while meeting both criteria of dynamic similarity between the model and the prototype to model soft soils in shaking table tests. To find the most appropriate mixture, different mixes with different proportions of mix components were examined in the soils laboratory. Performing bender element tests, the shear wave velocity of the soil specimens was acquired at different cure ages and the results were examined and compared. Based on the test results, a synthetic clay mixture consisting of kaolinite clay, bentonite, fly ash, lime and water has been proposed for experimental shaking table tests. 相似文献
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An analytical solution for the free-field seismic elastoplastic deformation of granular dry soil is developed. This solution is possible since the stress field solution from pseudostatic analysis is known at any acceleration level. A plastic potential function with two plastic material parameters is suggested to model the soil. This model can describe both the volume dilation and contraction of soil under shearing. Closed-form deformation solutions are derived for two special cases and the results from a numerical evaluation of the solution are compared with those measured from shaking table tests. From the deformation solution the shape of the horizontal plastic displacement distribution with depth is identical to that for the elastic deformation since both depend only on the distribution of the elastic shear modulus. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
18.
为了解大型地下洞室群在地震过程中的动态响应特征,以大渡河流域的大岗山水电站大型地下洞室群为原型,开展地震模拟振动台物理模型试验研究。作为国内外首次进行此类振动台试验研究,系统介绍整个试验的方案设计。首先,根据本次试验的目的和特性,给出试验基本简化原则,并对模型体系进行相似设计,按照完全相似模型推导出各物理量的动力相似常数、确定模拟范围、模型尺寸和相似材料配比。然后,对试验边界条件进行设计,确定了作为柔性边界的聚苯乙烯泡沫板的材料和几何参数,制作了用于测量围岩内部应力的应变砖传感器,并介绍模型制作、洞室成型与开挖等工艺步骤;最后,确定试验输入波形,并按相似理论要求进行调整,给出模型试验的加载工况。经后期试验数据的分析,证明试验条件简化合理,模型设计与制作成功。一整套模型设计方法与制作工艺,可供今后类似试验作为参考。 相似文献
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为研究综合管廊动力边界条件对地震动力响应的影响,以厦门地区的代表性土层为例,建立动力有限元数值模型,土体本构采用小应变硬化模型,分别设定固定边界、黏性边界和自由场3种人工边界条件,进行Rayleigh波和地震底部剪切波作用下的场地响应研究;并根据变形特征及拟绝对加速度反应谱（PSA）评价3种边界的有效性,提出综合管廊地震动力分析的优化动力边界组合方法。研究表明：在地震波（底部水平加速度时程）及Rayleigh波的作用下,由于考虑了黏性边界对外行波的吸收,但未考虑地震动的输入问题及边界外半无限介质的弹性恢复性能,边界会对模型内部土体的水平位移产生限制作用,使得场地内水平位移响应偏小,而采用自由场边界则基本不存在这种限制作用,表现出强烈的振荡;采用激励侧固定边界、远离激励侧黏性边界、其余侧自由场边界的优化组合动力边界,在Rayleigh波和底部加速度时程共同作用下,二者引起的动力响应交叉干扰较少,可按线性叠加处理;同时,黏性边界对地震波引起的动力响应有一定范围的吸收,自由场边界对Rayleigh波引起的动力响应也有一定范围的变形限制影响。研究成果可供地下综合管廊结构地震响应精细化数值模拟及抗震设计参考。 相似文献