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结构抗震混合试验方法研究

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该研究成果可应用于工程结构的抗震试验研究领域。
抗震混合试验就是将复杂结构中的关键部位取出作为试验子结构,进行基底振动台地震波输入及连接边界的拟动力加载的实时混合试验。试验时,需对连接边界进行质量修正与刚度修正,并科学地确定所需的拟动力加载时程,实现子结构混合试验与原型结构试验的相似。
混合试验方法是工程结构抗震试验领域的最前沿研究方向和发展趋势,2000年美国国家自然科学基金启动了NEES计划项目,新建大型振动台及实现振动台试验的远程观察与远程控制是其中的重点内容之一,在试验技术方面涉及到了结构抗震混合试验技术。国外在混合试验方面主要开展了两方面的研究工作,一是计算机数值模拟与模型试验相结合的混合试验方法,二是振动台与拟动力相结合的混合试验,但主要集中在混合加载的实时控制上,在混合试验的硬件上。该项目的主要研究混合试验中的边界条件模拟技术,偏重于理论与软件设施上,两者具有异曲同工之效果。国内混合试验技术的研究尚处于起步阶段,研究是该项技术在国内进行的第一次尝试。
课题组对混合试验的原理与方法进行了研究,提出了基于静力凝聚技术、模态综合技术的混合试验方法,导出了相应连接边界修正公式及拟动力加载时程,在此基础上结合动力方程等代变换提出了复杂连接边界条件的近似试验模拟技术,并进行了数值模拟分析对比。完成了2项模型结构的混合试验,验证了所提出的混合试验方法的可行性,同时通过试验也发现了混合试验中在振动台、拟动力加载实时配合及拟动力作动器存在的问题。研究期间,课题组在国内期刊发表论文4篇,在国外期刊或国际会议上发表论文2篇,培养博士研究生1名、硕士研究生2名。
课题组所提出的理论与方法为国际上首次提出,所完成的验证试验也是国际上进行的首例真正意义上振动台十拟动力混合试验,研究成果达到了国际领先水平。
项目是混合试验技术的前期理论性研究,所进行的试验也是小模型的验证试验,还未到实用化阶段。存在的主要问题是目前我国的抗震试验室中振动台、拟动力属两套独立的试验系统,此外尚需进行振动台与拟动力加载实时控制硬件设施方面的研究。
作者: 来源: 发布时间:2013年03月12日