离心机振动台试验地震动效应研究

导读:研究河谷场地地震效应对场地选址和抗震设计具有重要的指导意义。本文上海安亭科学仪器厂基于离心机振动台试验分析，研究了梯形河谷场地地震动响应规律。

来源：未知发布日期：2019-09-16 16:35【大中小】

本文上海安亭科学仪器厂针对河谷梯形场地，开展概化河谷场地模型试验，旨在探讨梯形河谷场地地震动响应规律。

1离心机系统试验
依托交通运输部天津水运工程科学研究院大型土工离心机上的振动台开展。TK-C500土工离心机有效容量达500GT，最大加速度为250g，最大转动半径为5m，有限负重可达5t，可以进行地震、波浪、降雨水位升降等外部环境的工况模拟。土工离心机振动台可在100g加速度下实现水平/垂直双向同时振动，水平/垂直加速度分别为40g/20g，频率20Hz～250Hz，可以准确加载激振波形包括正弦波、随机波、地震波、爆破冲击波等振动载荷。根据相似比定律，土工离心机通过高速运转增加重力加速度g，使得模型达到实际原型的应力状态。试验以概化的梯形河谷场地为基础，设计两组试验模型，确定试验方案，选用较为合适的相似比80，在离心机转动达到80g的重力加速度值时完成动力输入。

2结论
本文上海安亭科学仪器厂基于两组土工离心机振动台试验得到了如下结论：
（1）基岩河谷场地对地震动一定的放大效应，放大效应随着地形的变化而变化，总体上阶地位置放大效应大于谷底，放大效应不显著，场地位置放大效应差异也不显著；地震动频谱特性对放大效应影响显著，因此在进行抗震设计单单考虑设计地震的强度是不够，这将大大增加潜在的危险。
（2）本试验上海安亭科学仪器厂基岩河谷场地模型对频谱为周期0.7~1.5s的地震动有显著的放大效应，同时对频谱为周期0.5~0.7s的地震动有一定的抑制作用，但是场梯形基岩河谷场地不同位置对反应谱的影响较小。
（3）基岩−土模型基岩面地震动放大倍数明显增大，不同输入地震动放大倍数不同；不同场地位置反应谱曲线有明显的不同，各个场点对0.5s~2.5s的地震动有明显的放大作用，对地震动放大频域范围明显加大，与纯基岩场地的有明显的不同，虽然各个场点的反应谱形状有一定的差别，但是反应谱的平台值和特征周期相差不大。
（4）河谷地形效应导致阶地放大倍数的增大。河谷场地地表峰值加速度放大倍数随着地形的变化随之变化，阶地级数越高放大倍数越大，谷底放大倍数最小，与输入地震动强度无关；随着输入地震动强度的增加，阶地级数越高反应谱的平台值越高，特征周期越大。

本文上海安亭科学仪器厂虽然通过两组土工离心机振动台试验结果得到了梯形河谷场地地震动相应规律，但是由于受模型试验数量的限制，所模拟的河谷宽度范围不足64m，净河口宽度不足48m，模型较小，而且没有模拟水或水流存在的影响，所得结论还是粗浅的，不能全面系统的反应河谷场地地震动效应。在今后的研究工作中，应继续补充开展河谷场地模型试验研究，系统探讨河谷场地坡角、深宽比和覆盖层厚度等因素对地震动参数的影响。同时，用试验结果检验数值模拟方法的可靠性，采用经过检验的数值模拟方法来系统的研究河谷场地地震动效应，从而得到科学合理的河谷场地地震设计参数，应用到抗震设计中。

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离心机振动台试验地震动效应研究

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