離心機振動臺試驗地震動效應研究

導讀:研究河谷場地地震效應對場地選址和抗震設計具有重要的指導意義。本文上海安亭科學儀器廠基于離心機振動臺試驗分析，研究了梯形河谷場地地震動響應規律。

來源：未知發布日期：2019-09-16 16:35【大中小】

本文上海安亭科學儀器廠針對河谷梯形場地，開展概化河谷場地模型試驗，旨在探討梯形河谷場地地震動響應規律。

1離心機系統試驗
依托交通運輸部天津水運工程科學研究院大型土工離心機上的振動臺開展。TK-C500土工離心機有效容量達500GT，最大加速度為250g，最大轉動半徑為5m，有限負重可達5t，可以進行地震、波浪、降雨水位升降等外部環境的工況模擬。土工離心機振動臺可在100g加速度下實現水平/垂直雙向同時振動，水平/垂直加速度分別為40g/20g，頻率20Hz～250Hz，可以準確加載激振波形包括正弦波、隨機波、地震波、爆破沖擊波等振動載荷。根據相似比定律，土工離心機通過高速運轉增加重力加速度g，使得模型達到實際原型的應力狀態。試驗以概化的梯形河谷場地為基礎，設計兩組試驗模型，確定試驗方案，選用較為合適的相似比80，在離心機轉動達到80g的重力加速度值時完成動力輸入。

2結論
本文上海安亭科學儀器廠基于兩組土工離心機振動臺試驗得到了如下結論：
（1）基巖河谷場地對地震動一定的放大效應，放大效應隨著地形的變化而變化，總體上階地位置放大效應大于谷底，放大效應不顯著，場地位置放大效應差異也不顯著；地震動頻譜特性對放大效應影響顯著，因此在進行抗震設計單單考慮設計地震的強度是不夠，這將大大增加潛在的危險。
（2）本試驗上海安亭科學儀器廠基巖河谷場地模型對頻譜為周期0.7~1.5s的地震動有顯著的放大效應，同時對頻譜為周期0.5~0.7s的地震動有一定的抑制作用，但是場梯形基巖河谷場地不同位置對反應譜的影響較小。
（3）基巖−土模型基巖面地震動放大倍數明顯增大，不同輸入地震動放大倍數不同；不同場地位置反應譜曲線有明顯的不同，各個場點對0.5s~2.5s的地震動有明顯的放大作用，對地震動放大頻域范圍明顯加大，與純基巖場地的有明顯的不同，雖然各個場點的反應譜形狀有一定的差別，但是反應譜的平臺值和特征周期相差不大。
（4）河谷地形效應導致階地放大倍數的增大。河谷場地地表峰值加速度放大倍數隨著地形的變化隨之變化，階地級數越高放大倍數越大，谷底放大倍數最小，與輸入地震動強度無關；隨著輸入地震動強度的增加，階地級數越高反應譜的平臺值越高，特征周期越大。

本文上海安亭科學儀器廠雖然通過兩組土工離心機振動臺試驗結果得到了梯形河谷場地地震動相應規律，但是由于受模型試驗數量的限制，所模擬的河谷寬度范圍不足64m，凈河口寬度不足48m，模型較小，而且沒有模擬水或水流存在的影響，所得結論還是粗淺的，不能全面系統的反應河谷場地地震動效應。在今后的研究工作中，應繼續補充開展河谷場地模型試驗研究，系統探討河谷場地坡角、深寬比和覆蓋層厚度等因素對地震動參數的影響。同時，用試驗結果檢驗數值模擬方法的可靠性，采用經過檢驗的數值模擬方法來系統的研究河谷場地地震動效應，從而得到科學合理的河谷場地地震設計參數，應用到抗震設計中。

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離心機振動臺試驗地震動效應研究

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