地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)12次課45

1、Lab of Prof. Tian Shizhu1二、地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)二、地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn) 在地震模擬振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行動(dòng)力試驗(yàn)，具有其它抗震在地震模擬振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行動(dòng)力試驗(yàn)，具有其它抗震動(dòng)力與靜力試驗(yàn)不同的特點(diǎn)，地震模擬振動(dòng)臺(tái)能動(dòng)力與靜力試驗(yàn)不同的特點(diǎn)，地震模擬振動(dòng)臺(tái)能再現(xiàn)再現(xiàn)各各種形式的地震波，它為試驗(yàn)的多波輸入分析提供了可能，種形式的地震波，它為試驗(yàn)的多波輸入分析提供了可能，它可以模擬若干次地震現(xiàn)象的它可以模擬若干次地震現(xiàn)象的初震主震以及余震初震主震以及余震的全過(guò)的全過(guò)程，因此就可以了解試驗(yàn)結(jié)構(gòu)在相應(yīng)各個(gè)階段的力學(xué)性程，因此就可以了解試驗(yàn)結(jié)構(gòu)在相應(yīng)各個(gè)階段的力學(xué)性能，從而可給予人們直觀了解和

2、認(rèn)識(shí)地震對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的能，從而可給予人們直觀了解和認(rèn)識(shí)地震對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。它可以按照人們的要求，借助于人工地震波破壞現(xiàn)象。它可以按照人們的要求，借助于人工地震波的研究及輸入，模擬在任何場(chǎng)地上的地面運(yùn)動(dòng)特性。的研究及輸入，模擬在任何場(chǎng)地上的地面運(yùn)動(dòng)特性。 Lab of Prof. Tian Shizhu2臺(tái)面尺寸：臺(tái)面尺寸：2020米米1515米米臺(tái)面承重：臺(tái)面承重：12001200噸噸三方向六自由度三方向六自由度Dr. Masayoshi Nakashima Dr. Masayoshi Nakashima ( (中島正愛(ài)中島正愛(ài) 教授教授) )Lab of Prof. Tian Shizh

3、u3臺(tái)面尺寸：臺(tái)面尺寸：6.16.1米米6.16.1米米臺(tái)面承重：臺(tái)面承重：6060噸噸三方向六自由度三方向六自由度中國(guó)建筑科學(xué)研究院中國(guó)建筑科學(xué)研究院 ( (國(guó)內(nèi)最大）國(guó)內(nèi)最大）Lab of Prof. Tian Shizhu4 近年來(lái)，振動(dòng)臺(tái)陣列開(kāi)始投入使用。近年來(lái)，振動(dòng)臺(tái)陣列開(kāi)始投入使用。3 3個(gè)振動(dòng)個(gè)振動(dòng)臺(tái)組成一個(gè)振動(dòng)臺(tái)陣列進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的地震模擬振臺(tái)組成一個(gè)振動(dòng)臺(tái)陣列進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。3 3個(gè)振動(dòng)臺(tái)可以在一個(gè)方向上同步運(yùn)動(dòng)，個(gè)振動(dòng)臺(tái)可以在一個(gè)方向上同步運(yùn)動(dòng)，也可以根據(jù)橋梁實(shí)際場(chǎng)地的差異，分別輸入不同的也可以根據(jù)橋梁實(shí)際場(chǎng)地的差異，分別輸入不同的地震波進(jìn)行試驗(yàn)。

4、這種振動(dòng)臺(tái)陣列可以進(jìn)行較大尺地震波進(jìn)行試驗(yàn)。這種振動(dòng)臺(tái)陣列可以進(jìn)行較大尺寸的結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)。寸的結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)。Lab of Prof. Tian Shizhu5內(nèi)華達(dá)州立大學(xué)內(nèi)華達(dá)州立大學(xué)雷諾分校雷諾分校振動(dòng)振動(dòng)臺(tái)陣臺(tái)陣University of Nevada，Reno臺(tái)面尺寸：臺(tái)面尺寸：4.34.3米米4.54.5米米臺(tái)面承重：臺(tái)面承重：5050噸噸Lab of Prof. Tian Shizhu6重慶交通科研設(shè)計(jì)院重慶交通科研設(shè)計(jì)院兩臺(tái)臺(tái)陣兩臺(tái)臺(tái)陣 臺(tái)面尺寸臺(tái)面尺寸A A：3 3米米6 6米米臺(tái)面尺寸臺(tái)面尺寸B B：3 3米米6 6米米A A臺(tái)面承重：臺(tái)面承重：3535噸噸B B臺(tái)面承重：臺(tái)

5、面承重：3535噸噸Lab of Prof. Tian Shizhu7University of California San DiegoUniversity at Buffalo, The State University of New York美國(guó)美國(guó)NEES計(jì)劃：計(jì)劃：Network for Earthquake Engineering SimulationLab of Prof. Tian Shizhu82.8 結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)方法結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)方法地震模擬振動(dòng)臺(tái)在抗震研究中的作用。地震模擬振動(dòng)臺(tái)在抗震研究中的作用。研究結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，破壞機(jī)理及震害原因。

6、研究結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，破壞機(jī)理及震害原因。驗(yàn)證抗震計(jì)算理論和計(jì)算模型的正確性。驗(yàn)證抗震計(jì)算理論和計(jì)算模型的正確性。研究動(dòng)力相似理論，為模型試驗(yàn)提供依據(jù)。研究動(dòng)力相似理論，為模型試驗(yàn)提供依據(jù)。檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高抗震性能，為生產(chǎn)服務(wù)。檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高抗震性能，為生產(chǎn)服務(wù)。為結(jié)構(gòu)抗震靜力試驗(yàn)，提供試驗(yàn)依據(jù)。為結(jié)構(gòu)抗震靜力試驗(yàn)，提供試驗(yàn)依據(jù)。Lab of Prof. Tian Shizhu9振動(dòng)臺(tái)是用來(lái)產(chǎn)生模擬地震地面運(yùn)動(dòng)，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗振動(dòng)臺(tái)是用來(lái)產(chǎn)生模擬地震地面運(yùn)動(dòng)，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行研究。如圖為地震模擬振動(dòng)臺(tái)的示意圖。震性能進(jìn)行研究。如圖為地震模擬振動(dòng)臺(tái)的示意圖。試驗(yàn)時(shí)，振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面產(chǎn)生試驗(yàn)時(shí)，振動(dòng)

7、臺(tái)臺(tái)面產(chǎn)生要求的地面運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的地面運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律與結(jié)構(gòu)遭遇地震時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與結(jié)構(gòu)遭遇地震時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同。安裝在振動(dòng)臺(tái)上的模型相同。安裝在振動(dòng)臺(tái)上的模型結(jié)構(gòu)受到臺(tái)面運(yùn)動(dòng)的加速度作結(jié)構(gòu)受到臺(tái)面運(yùn)動(dòng)的加速度作用，產(chǎn)生慣性力，從而再現(xiàn)地用，產(chǎn)生慣性力，從而再現(xiàn)地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用。震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用。Lab of Prof. Tian Shizhu10振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)維數(shù)（振動(dòng)方向）振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)維數(shù)（振動(dòng)方向）地震引起的地面運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，一般情況下，地震引起的地面運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，一般情況下，地震地面運(yùn)動(dòng)由地震地面運(yùn)動(dòng)由6 6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)分量組合而成，即個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)分量組合而成，即2 2個(gè)水平方向、個(gè)

8、水平方向、l l個(gè)垂直方向的直線運(yùn)動(dòng)和繞個(gè)垂直方向的直線運(yùn)動(dòng)和繞3 3個(gè)坐標(biāo)個(gè)坐標(biāo)軸方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。最簡(jiǎn)單的地震模擬振動(dòng)臺(tái)為水軸方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。最簡(jiǎn)單的地震模擬振動(dòng)臺(tái)為水平單向振動(dòng)臺(tái)，它只有一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。最復(fù)雜的平單向振動(dòng)臺(tái)，它只有一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。最復(fù)雜的振動(dòng)臺(tái)包含所有振動(dòng)臺(tái)包含所有6 6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。Lab of Prof. Tian Shizhu11六自由度地震模擬振動(dòng)臺(tái)六自由度地震模擬振動(dòng)臺(tái)：由振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面、電液伺：由振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面、電液伺服作動(dòng)器、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。多個(gè)電服作動(dòng)器、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。多個(gè)電液伺服作動(dòng)器可使振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面實(shí)現(xiàn)任意方向上的移液伺

9、服作動(dòng)器可使振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面實(shí)現(xiàn)任意方向上的移動(dòng)和繞任意軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。試驗(yàn)時(shí)，將地震地面運(yùn)動(dòng)的動(dòng)和繞任意軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。試驗(yàn)時(shí)，將地震地面運(yùn)動(dòng)的有關(guān)數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)，作為振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)數(shù)有關(guān)數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)，作為振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)將輸入的地震運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為臺(tái)面的運(yùn)據(jù)，計(jì)算機(jī)將輸入的地震運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，再對(duì)電液伺服作動(dòng)器發(fā)出控制指令，電液動(dòng)數(shù)據(jù)，再對(duì)電液伺服作動(dòng)器發(fā)出控制指令，電液伺服作動(dòng)器推動(dòng)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面實(shí)現(xiàn)地震地面運(yùn)動(dòng)模擬。伺服作動(dòng)器推動(dòng)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面實(shí)現(xiàn)地震地面運(yùn)動(dòng)模擬。Lab of Prof. Tian Shizhu122.8 結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)方法結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)方法地震地面運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)地震地面

10、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)自地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的地震記錄，來(lái)自地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的地震記錄，這些地震記錄一般為地震地面運(yùn)動(dòng)的速度或加速度。這些地震記錄一般為地震地面運(yùn)動(dòng)的速度或加速度。在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，也是根據(jù)地面加速度來(lái)計(jì)算結(jié)在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，也是根據(jù)地面加速度來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)受到的慣性力。因此，進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，輸入構(gòu)受到的慣性力。因此，進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，輸入到計(jì)算機(jī)的地震運(yùn)動(dòng)大多為地面運(yùn)動(dòng)加速度，相應(yīng)到計(jì)算機(jī)的地震運(yùn)動(dòng)大多為地面運(yùn)動(dòng)加速度，相應(yīng)的電液伺服作動(dòng)器的控制目標(biāo)也應(yīng)包括的電液伺服作動(dòng)器的控制目標(biāo)也應(yīng)包括加速度加速度。Lab of Prof. Tian Shizhu13控制方式控制方式：目前，較先進(jìn)的振動(dòng)臺(tái)采用三參

11、量控制技：目前，較先進(jìn)的振動(dòng)臺(tái)采用三參量控制技術(shù)，將振動(dòng)臺(tái)的術(shù)，將振動(dòng)臺(tái)的位移、速度和加速度位移、速度和加速度均作為控制目標(biāo)。均作為控制目標(biāo)。當(dāng)振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)頻率較高時(shí)，位移較小而加速度較大，當(dāng)振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)頻率較高時(shí)，位移較小而加速度較大，采用加速度為控制目標(biāo)可以獲得較高的相對(duì)控制精度。采用加速度為控制目標(biāo)可以獲得較高的相對(duì)控制精度。低頻振動(dòng)時(shí)則正好相反，采用位移控制可以得到較高低頻振動(dòng)時(shí)則正好相反，采用位移控制可以得到較高的相對(duì)控制精度。在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面安裝了加速度、速度的相對(duì)控制精度。在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面安裝了加速度、速度和位移傳感器，這些傳感器采集的信號(hào)均反饋至控制和位移傳感器，這些傳感器采集的信號(hào)均

12、反饋至控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)誤差最小的原則實(shí)時(shí)選擇系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)誤差最小的原則實(shí)時(shí)選擇控制參量，使振動(dòng)臺(tái)準(zhǔn)確地控制參量，使振動(dòng)臺(tái)準(zhǔn)確地再現(xiàn)輸入的地震波。再現(xiàn)輸入的地震波。Lab of Prof. Tian Shizhu14地震模擬振動(dòng)臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)如下：地震模擬振動(dòng)臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)如下：(1) (1) 臺(tái)面尺寸和臺(tái)面最大負(fù)載臺(tái)面尺寸和臺(tái)面最大負(fù)載臺(tái)面尺寸決定了進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)模型平面尺寸。在靜載試驗(yàn)臺(tái)面尺寸決定了進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)模型平面尺寸。在靜載試驗(yàn)或擬靜載試驗(yàn)或擬靜載試驗(yàn)( (低周反復(fù)荷載試驗(yàn)低周反復(fù)荷載試驗(yàn)) )中，常常忽略結(jié)構(gòu)受力單中，常常忽略結(jié)構(gòu)受力單元的空間聯(lián)系，取試

13、驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型為平面結(jié)構(gòu)模型，例如，平元的空間聯(lián)系，取試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型為平面結(jié)構(gòu)模型，例如，平面框架結(jié)構(gòu)。平面外的穩(wěn)定問(wèn)題通過(guò)試驗(yàn)裝置解決。但在地面框架結(jié)構(gòu)。平面外的穩(wěn)定問(wèn)題通過(guò)試驗(yàn)裝置解決。但在地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，即使是單向地震模擬試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)模型震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，即使是單向地震模擬試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)模型也應(yīng)為空間模型。臺(tái)面尺寸越大，結(jié)構(gòu)模型的尺寸就可以越也應(yīng)為空間模型。臺(tái)面尺寸越大，結(jié)構(gòu)模型的尺寸就可以越大，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的性能也就越接近真實(shí)結(jié)構(gòu)的性能。目前。世大，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的性能也就越接近真實(shí)結(jié)構(gòu)的性能。目前。世界上最大的振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面尺寸為界上最大的振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面尺寸為20m20m15m(15m(日本日本) )。L

14、ab of Prof. Tian Shizhu15大型地震模擬振動(dòng)臺(tái)多采用電液伺服作動(dòng)器作為驅(qū)大型地震模擬振動(dòng)臺(tái)多采用電液伺服作動(dòng)器作為驅(qū)動(dòng)單元，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，運(yùn)動(dòng)部件的最大加速度取動(dòng)單元，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，運(yùn)動(dòng)部件的最大加速度取決于電液伺服作動(dòng)器的最大推力和運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量。決于電液伺服作動(dòng)器的最大推力和運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量。這里，運(yùn)動(dòng)部件就是指振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面和試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型。這里，運(yùn)動(dòng)部件就是指振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面和試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型。因此，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型的平面尺寸受因此，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型的平面尺寸受振動(dòng)臺(tái)平面尺寸限制，振動(dòng)臺(tái)平面尺寸限制，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型的重量也要受試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型的重量也要受到振動(dòng)臺(tái)最大負(fù)

15、載能力的限制到振動(dòng)臺(tái)最大負(fù)載能力的限制。Lab of Prof. Tian Shizhu16(2) (2) 臺(tái)面運(yùn)動(dòng)自由度臺(tái)面運(yùn)動(dòng)自由度理論上，地震模擬振動(dòng)臺(tái)可以有理論上，地震模擬振動(dòng)臺(tái)可以有6 6個(gè)自由度，也就是說(shuō)，基于個(gè)自由度，也就是說(shuō)，基于現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)制造的地震模擬振動(dòng)臺(tái)可以使振動(dòng)臺(tái)現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)制造的地震模擬振動(dòng)臺(tái)可以使振動(dòng)臺(tái)再現(xiàn)全部再現(xiàn)全部地震地面運(yùn)動(dòng)地震地面運(yùn)動(dòng)。但在工程實(shí)踐中，地震記錄很少有地面運(yùn)動(dòng)。但在工程實(shí)踐中，地震記錄很少有地面運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)分量。這與強(qiáng)震觀測(cè)有關(guān)。我們知道，強(qiáng)震觀測(cè)儀記的旋轉(zhuǎn)分量。這與強(qiáng)震觀測(cè)有關(guān)。我們知道，強(qiáng)震觀測(cè)儀記錄的地震運(yùn)動(dòng)為儀器安裝位置的直線運(yùn)動(dòng)，這個(gè)

16、直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)錄的地震運(yùn)動(dòng)為儀器安裝位置的直線運(yùn)動(dòng)，這個(gè)直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)該包含了旋轉(zhuǎn)分量。但如果要通過(guò)強(qiáng)震觀測(cè)儀確定地震引起該包含了旋轉(zhuǎn)分量。但如果要通過(guò)強(qiáng)震觀測(cè)儀確定地震引起的地面旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，就必須知道轉(zhuǎn)動(dòng)中心。由于地震運(yùn)動(dòng)的復(fù)的地面旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，就必須知道轉(zhuǎn)動(dòng)中心。由于地震運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，目前可用的地震記錄大多為觀測(cè)點(diǎn)的雜性，目前可用的地震記錄大多為觀測(cè)點(diǎn)的地面直線運(yùn)動(dòng)地面直線運(yùn)動(dòng)( (觀觀測(cè)點(diǎn)的速度和加速度測(cè)點(diǎn)的速度和加速度) )。相應(yīng)的，在工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、分析。相應(yīng)的，在工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、分析和試驗(yàn)中，一般也不考慮地面運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)分量。和試驗(yàn)中，一般也不考慮地面運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)分量。Lab of Prof.

17、Tian Shizhu17(2) (2) 臺(tái)面運(yùn)動(dòng)自由度臺(tái)面運(yùn)動(dòng)自由度振動(dòng)臺(tái)僅在一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，為水平單向振動(dòng)臺(tái)。如果振動(dòng)臺(tái)僅在一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，為水平單向振動(dòng)臺(tái)。如果振動(dòng)臺(tái)有兩個(gè)自由度，可以有兩種組合，一種組合為一個(gè)自振動(dòng)臺(tái)有兩個(gè)自由度，可以有兩種組合，一種組合為一個(gè)自由度為水平方向，另一自由度為豎向方向；另一種組合中，由度為水平方向，另一自由度為豎向方向；另一種組合中，兩個(gè)自由度均為水平方向，兩個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向相互垂直。三兩個(gè)自由度均為水平方向，兩個(gè)水平運(yùn)動(dòng)方向相互垂直。三自由度的振動(dòng)臺(tái)包括兩個(gè)水平方向的自由度和一個(gè)豎向方向自由度的振動(dòng)臺(tái)包括兩個(gè)水平方向的自由度和一個(gè)豎向方向的自由度。目前，已

18、投入運(yùn)行的地震模擬振動(dòng)臺(tái)雖然具有在的自由度。目前，已投入運(yùn)行的地震模擬振動(dòng)臺(tái)雖然具有在全部全部6 6個(gè)自由度上模擬地震地面運(yùn)動(dòng)的能力，但在結(jié)構(gòu)抗震試個(gè)自由度上模擬地震地面運(yùn)動(dòng)的能力，但在結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)中，一般仍以水平方向和垂直方向的振動(dòng)為主。驗(yàn)中，一般仍以水平方向和垂直方向的振動(dòng)為主。Lab of Prof. Tian Shizhu18(3) (3) 頻率范圍、最大位移、速度和加速度頻率范圍、最大位移、速度和加速度已有的地震記錄的最高頻率一般不超過(guò)已有的地震記錄的最高頻率一般不超過(guò)10Hz10Hz，考慮試驗(yàn)，考慮試驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型的特點(diǎn)，地震模擬振動(dòng)臺(tái)的頻率范圍大多為結(jié)構(gòu)模型的特點(diǎn)，地震模擬振動(dòng)臺(tái)的頻

19、率范圍大多為0 050Hz50Hz，有的振動(dòng)臺(tái)的最高頻率響應(yīng)可以達(dá)到有的振動(dòng)臺(tái)的最高頻率響應(yīng)可以達(dá)到8080120Hz120Hz，主要用于較，主要用于較小比例的結(jié)構(gòu)模型的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。振動(dòng)臺(tái)最大位移一般為小比例的結(jié)構(gòu)模型的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。振動(dòng)臺(tái)最大位移一般為100mm100mm。采用電液伺服系統(tǒng)的振動(dòng)臺(tái)，其動(dòng)態(tài)特性由電液伺。采用電液伺服系統(tǒng)的振動(dòng)臺(tái)，其動(dòng)態(tài)特性由電液伺服作動(dòng)器所決定。電液伺服系統(tǒng)的流量和壓力決定了作動(dòng)器服作動(dòng)器所決定。電液伺服系統(tǒng)的流量和壓力決定了作動(dòng)器的最大速度，振動(dòng)圓頻率越高，振動(dòng)位移幅值就越小。振動(dòng)的最大速度，振動(dòng)圓頻率越高，振動(dòng)位移幅值就越小。振動(dòng)臺(tái)的最大加速度可以達(dá)到臺(tái)的最

20、大加速度可以達(dá)到20m20ms s2 2(2g(2g，g g為重力加速度為重力加速度) )。Lab of Prof. Tian Shizhu19(4) (4) 輸入波形輸入波形地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)在地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)的性能。一般要求振動(dòng)臺(tái)能夠模擬地震遭遇地震時(shí)的性能。一般要求振動(dòng)臺(tái)能夠模擬地震地面運(yùn)動(dòng)，輸入的振動(dòng)波形應(yīng)為不規(guī)則的地震波。地面運(yùn)動(dòng)，輸入的振動(dòng)波形應(yīng)為不規(guī)則的地震波。此外，振動(dòng)臺(tái)可以用來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)施加各種振動(dòng)激勵(lì)，此外，振動(dòng)臺(tái)可以用來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)施加各種振動(dòng)激勵(lì)，輸入的波形還包括正弦波、三角波等規(guī)則波，以及輸入的波形還包括正弦波、三角波等規(guī)則

21、波，以及隨機(jī)的不規(guī)則白噪聲波等。隨機(jī)的不規(guī)則白噪聲波等。Lab of Prof. Tian Shizhu203 3地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的實(shí)施與數(shù)據(jù)采集地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的實(shí)施與數(shù)據(jù)采集 地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)是一種高速動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，試驗(yàn)中地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)是一種高速動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，試驗(yàn)中采集的數(shù)據(jù)主要包括模型結(jié)構(gòu)各測(cè)點(diǎn)的采集的數(shù)據(jù)主要包括模型結(jié)構(gòu)各測(cè)點(diǎn)的加速度、位移和加速度、位移和應(yīng)變應(yīng)變。其中，最重要的測(cè)試數(shù)據(jù)是各樓層的加速度數(shù)據(jù)。其中，最重要的測(cè)試數(shù)據(jù)是各樓層的加速度數(shù)據(jù)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)實(shí)測(cè)的加速度，可以推算各樓層所受的慣性力因?yàn)橥ㄟ^(guò)實(shí)測(cè)的加速度，可以推算各樓層所受的慣性力作用。加速度傳感器為絕對(duì)傳感器，可將其

22、直接安裝在作用。加速度傳感器為絕對(duì)傳感器，可將其直接安裝在模型結(jié)構(gòu)的各個(gè)樓層位置。為了準(zhǔn)確地測(cè)量模型結(jié)構(gòu)基模型結(jié)構(gòu)的各個(gè)樓層位置。為了準(zhǔn)確地測(cè)量模型結(jié)構(gòu)基底的加速度，除在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面安裝加速度傳感器外，在底的加速度，除在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面安裝加速度傳感器外，在模型結(jié)構(gòu)基底模型結(jié)構(gòu)基底 也安裝加速度傳感器。也安裝加速度傳感器。Lab of Prof. Tian Shizhu21位移傳感器位移傳感器：為相對(duì)傳感器，在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，要設(shè)置：為相對(duì)傳感器，在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，要設(shè)置位移傳感器安裝支架，安裝支架應(yīng)有足夠的剛度且不受位移傳感器安裝支架，安裝支架應(yīng)有足夠的剛度且不受振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響。將位移傳感器固定在安裝

23、支架上，振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響。將位移傳感器固定在安裝支架上，測(cè)量模型結(jié)構(gòu)與安裝支架之間的相對(duì)位移。測(cè)量模型結(jié)構(gòu)與安裝支架之間的相對(duì)位移。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)模型，可直接采用對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)模型，可直接采用電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變計(jì)量測(cè)試驗(yàn)中的量測(cè)試驗(yàn)中的應(yīng)變變化。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)模型，由于反復(fù)應(yīng)變變化。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)模型，由于反復(fù)受力的特點(diǎn)，電阻應(yīng)變片很容易因開(kāi)裂而失效。常采用受力的特點(diǎn)，電阻應(yīng)變片很容易因開(kāi)裂而失效。常采用位移傳感器在一定標(biāo)距下的測(cè)量值作為該標(biāo)距范圍內(nèi)的位移傳感器在一定標(biāo)距下的測(cè)量值作為該標(biāo)距范圍內(nèi)的平均應(yīng)變。平均應(yīng)變。Lab of Prof. Tian Shizhu22由于試驗(yàn)速度

24、快，模型結(jié)構(gòu)的由于試驗(yàn)速度快，模型結(jié)構(gòu)的損傷和破壞過(guò)程損傷和破壞過(guò)程的觀測(cè)和記錄應(yīng)由圖像采集系統(tǒng)自動(dòng)的觀測(cè)和記錄應(yīng)由圖像采集系統(tǒng)自動(dòng)完成。完成。 地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)為破壞性試驗(yàn)，希望得到地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)為破壞性試驗(yàn)，希望得到模型結(jié)構(gòu)倒塌破壞時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)，例如，倒塌前各模型結(jié)構(gòu)倒塌破壞時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)，例如，倒塌前各樓層的慣性力分布。因此，試驗(yàn)時(shí)要采取可靠的安樓層的慣性力分布。因此，試驗(yàn)時(shí)要采取可靠的安全措施，一方面防止人員受到傷害，另一方面，還全措施，一方面防止人員受到傷害，另一方面，還要保護(hù)測(cè)量?jī)x表，避免不必要的損失。要保護(hù)測(cè)量?jī)x表，避免不必要的損失。Lab of Prof. Tian Shi

25、zhu234 4、地震模擬振動(dòng)臺(tái)加載過(guò)程、地震模擬振動(dòng)臺(tái)加載過(guò)程加載程序有加載程序有一次性加載一次性加載和和多次加載多次加載，選擇加載，選擇加載程序由試驗(yàn)?zāi)康膩?lái)確定。程序由試驗(yàn)?zāi)康膩?lái)確定。Lab of Prof. Tian Shizhu24一次性加載：一次性加載：一般是先進(jìn)行自由振動(dòng)試驗(yàn)，測(cè)量結(jié)構(gòu)的一般是先進(jìn)行自由振動(dòng)試驗(yàn)，測(cè)量結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。然后輸入一個(gè)適當(dāng)?shù)牡卣鹩涗?，連續(xù)地記錄動(dòng)力特性。然后輸入一個(gè)適當(dāng)?shù)牡卣鹩涗?，連續(xù)地記錄位移、速度、加速度、應(yīng)變位移、速度、加速度、應(yīng)變等動(dòng)力反應(yīng)，并觀察裂縫的等動(dòng)力反應(yīng)，并觀察裂縫的形成和發(fā)展過(guò)程，以研究結(jié)構(gòu)在彈性、彈塑性和破壞階形成和發(fā)展過(guò)程，以研究結(jié)

26、構(gòu)在彈性、彈塑性和破壞階段的各種性能。段的各種性能。這種加載過(guò)程的主要特點(diǎn)：可以連續(xù)模擬結(jié)構(gòu)在一次強(qiáng)這種加載過(guò)程的主要特點(diǎn)：可以連續(xù)模擬結(jié)構(gòu)在一次強(qiáng)烈地震中的整個(gè)表現(xiàn)與反應(yīng)，但是對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的量測(cè)烈地震中的整個(gè)表現(xiàn)與反應(yīng)，但是對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的量測(cè)和觀察要求較高和觀察要求較高( (要求高速攝影或電視攝像要求高速攝影或電視攝像) )，破壞階，破壞階段的觀測(cè)又比較危險(xiǎn)，因此在沒(méi)有足夠經(jīng)驗(yàn)的情況下很段的觀測(cè)又比較危險(xiǎn)，因此在沒(méi)有足夠經(jīng)驗(yàn)的情況下很少采用這種加載方法。少采用這種加載方法。Lab of Prof. Tian Shizhu25多次加載多次加載：主要是將荷載按結(jié)構(gòu)初裂、中等開(kāi)裂和：主要是將荷載按

27、結(jié)構(gòu)初裂、中等開(kāi)裂和破壞分成等級(jí)，然后荷載由小到大逐級(jí)加載和觀察。破壞分成等級(jí)，然后荷載由小到大逐級(jí)加載和觀察。多級(jí)加載對(duì)結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變形積累的影響。多級(jí)加載對(duì)結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變形積累的影響。由于地震模擬振動(dòng)臺(tái)可以實(shí)時(shí)地再現(xiàn)地震作用由于地震模擬振動(dòng)臺(tái)可以實(shí)時(shí)地再現(xiàn)地震作用過(guò)程，因此可以很好地反映應(yīng)變速率對(duì)結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)過(guò)程，因此可以很好地反映應(yīng)變速率對(duì)結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度的影響。它的度的影響。它的缺點(diǎn)缺點(diǎn)是：設(shè)備昂貴，不能做大比例是：設(shè)備昂貴，不能做大比例模型試驗(yàn)，不便于試驗(yàn)全過(guò)程觀測(cè)。模型試驗(yàn)，不便于試驗(yàn)全過(guò)程觀測(cè)。Lab of Prof. Tian Shizhu26三、結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)三、結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)對(duì)于一個(gè)

28、具體的結(jié)構(gòu)或某一種具體的結(jié)構(gòu)形式，發(fā)生地對(duì)于一個(gè)具體的結(jié)構(gòu)或某一種具體的結(jié)構(gòu)形式，發(fā)生地震時(shí)，結(jié)構(gòu)受到的慣性力與結(jié)構(gòu)本身的特性相關(guān)，地震模擬震時(shí)，結(jié)構(gòu)受到的慣性力與結(jié)構(gòu)本身的特性相關(guān)，地震模擬試驗(yàn)的就是要模擬結(jié)構(gòu)受到的試驗(yàn)的就是要模擬結(jié)構(gòu)受到的這種慣性力這種慣性力。如前所述，。如前所述，地震地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)可以模擬結(jié)構(gòu)遭遇的地震作用。但是，受臺(tái)可以模擬結(jié)構(gòu)遭遇的地震作用。但是，受臺(tái)面尺寸和設(shè)備能力所限，地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，結(jié)構(gòu)模型面尺寸和設(shè)備能力所限，地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，結(jié)構(gòu)模型的尺寸往往很小，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的局部性能很難準(zhǔn)確模擬。要解的尺寸往往很小，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的局部性能很難準(zhǔn)確模

29、擬。要解決這一問(wèn)題，只有加大結(jié)構(gòu)模型的尺寸，用其他方式模擬結(jié)決這一問(wèn)題，只有加大結(jié)構(gòu)模型的尺寸，用其他方式模擬結(jié)構(gòu)受到的慣性力。構(gòu)受到的慣性力。Lab of Prof. Tian Shizhu27結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法就是用靜力加載的方式來(lái)結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法就是用靜力加載的方式來(lái)模擬結(jié)構(gòu)受到地震動(dòng)力作用的一種試驗(yàn)方法。模擬結(jié)構(gòu)受到地震動(dòng)力作用的一種試驗(yàn)方法。Lab of Prof. Tian Shizhu281 1結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法的基本原理結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法的基本原理彈性單自由度結(jié)構(gòu)體系在地震作用下的運(yùn)動(dòng)微分方程為：彈性單自由度結(jié)構(gòu)體系在地震作用下的運(yùn)動(dòng)微分方程為： 分別為慣性力、阻尼力和彈性恢

30、復(fù)力。分別為慣性力、阻尼力和彈性恢復(fù)力。根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)，根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)，(1)(1)式可以采用杜哈美爾積分方法求解。式可以采用杜哈美爾積分方法求解。對(duì)于非彈性體系，例如，混凝土開(kāi)裂、受拉鋼筋屈服等現(xiàn)象對(duì)于非彈性體系，例如，混凝土開(kāi)裂、受拉鋼筋屈服等現(xiàn)象使結(jié)構(gòu)體系的恢復(fù)力與結(jié)構(gòu)體系的位移偏離線性關(guān)系。使結(jié)構(gòu)體系的恢復(fù)力與結(jié)構(gòu)體系的位移偏離線性關(guān)系。(1)(1)式改寫(xiě)為：式改寫(xiě)為：gmxcxkxmx (2)(2)rgmxcxFmx (1)(1)Lab of Prof. Tian Shizhu29如果已知非彈性恢復(fù)力的表達(dá)式，也可以采用逐步如果已知非彈性恢復(fù)力的表達(dá)式，也可以采用逐步積分法求解積分法

31、求解(2)(2)式。前面介紹的結(jié)構(gòu)低周反復(fù)荷載式。前面介紹的結(jié)構(gòu)低周反復(fù)荷載試驗(yàn)的目的之一就是獲取結(jié)構(gòu)恢復(fù)力的滯回關(guān)系。試驗(yàn)的目的之一就是獲取結(jié)構(gòu)恢復(fù)力的滯回關(guān)系。但對(duì)于一個(gè)具體的結(jié)構(gòu)，我們并但對(duì)于一個(gè)具體的結(jié)構(gòu)，我們并不知道不知道結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的非彈非彈性恢復(fù)力性恢復(fù)力特征，要通過(guò)計(jì)算了解該結(jié)構(gòu)在地震作用特征，要通過(guò)計(jì)算了解該結(jié)構(gòu)在地震作用下的性能，只能根據(jù)已有的試驗(yàn)結(jié)果和理論分析，下的性能，只能根據(jù)已有的試驗(yàn)結(jié)果和理論分析，假設(shè)恢復(fù)力模型，再求解假設(shè)恢復(fù)力模型，再求解(2)(2)式。顯然，恢復(fù)力模式。顯然，恢復(fù)力模型的誤差會(huì)直接影響計(jì)算結(jié)果。型的誤差會(huì)直接影響計(jì)算結(jié)果。rgmxcxFmx （2

32、 2）Lab of Prof. Tian Shizhu30怎樣改善計(jì)算精度呢怎樣改善計(jì)算精度呢? ?徹底消除恢復(fù)力模型誤差的思路就是徹底消除恢復(fù)力模型誤差的思路就是拋棄假設(shè)的恢復(fù)力模型拋棄假設(shè)的恢復(fù)力模型，直接在試驗(yàn)中量測(cè)結(jié)構(gòu)體系的恢復(fù)力。也就是說(shuō)，將結(jié)構(gòu)試直接在試驗(yàn)中量測(cè)結(jié)構(gòu)體系的恢復(fù)力。也就是說(shuō)，將結(jié)構(gòu)試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析直接結(jié)合起來(lái)，從硬件來(lái)看，就是計(jì)算機(jī)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析直接結(jié)合起來(lái)，從硬件來(lái)看，就是計(jì)算機(jī)與試驗(yàn)機(jī)相結(jié)合來(lái)得到結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)。與試驗(yàn)機(jī)相結(jié)合來(lái)得到結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)。 Lab of Prof. Tian Shizhu31按照中心差分法，上述位移時(shí)程曲線計(jì)算的遞推格按照中心

33、差分法，上述位移時(shí)程曲線計(jì)算的遞推格式如下：式如下：將上式的差分關(guān)系代入離散的方程：將上式的差分關(guān)系代入離散的方程： 11211() /(2)(2) /iiiiiiixxxtxxxxt iirigimxcxFmx 2112(/ 2)()/ 2iirigiimxc tm xFmxtxmc t Lab of Prof. Tian Shizhu32試驗(yàn)直接得到的結(jié)果是試驗(yàn)直接得到的結(jié)果是 它們形成結(jié)它們形成結(jié)構(gòu)的位移時(shí)程曲線和結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力。構(gòu)的位移時(shí)程曲線和結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力。 12,.,.,inxxxxLab of Prof. Tian Shizhu332 2多自由度結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法多自由度結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力

34、試驗(yàn)方法多自由度結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法與單自由度擬動(dòng)力試多自由度結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法與單自由度擬動(dòng)力試驗(yàn)方法在原理上是相同的，但結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程為矩陣驗(yàn)方法在原理上是相同的，但結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程為矩陣形式：形式： 1rM XC XFMx 采用中心差分法，得到遞推格式的解答：采用中心差分法，得到遞推格式的解答：2111 (2 ( ) ()( )22iiir igttXM xCMxFM xtMC Lab of Prof. Tian Shizhu34實(shí)際工程中，很多結(jié)構(gòu)在地震中發(fā)生的實(shí)際工程中，很多結(jié)構(gòu)在地震中發(fā)生的振動(dòng)以其振動(dòng)以其基本振型基本振型為主。這類結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)為主。這類結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)可以采用基底剪力法。在

35、對(duì)這類結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)可以采用基底剪力法。在對(duì)這類結(jié)構(gòu)進(jìn)行擬動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)，類似基底剪力法，可以將結(jié)擬動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)，類似基底剪力法，可以將結(jié)構(gòu)構(gòu)等效為單自由度體系等效為單自由度體系，使試驗(yàn)控制得到簡(jiǎn)，使試驗(yàn)控制得到簡(jiǎn)化?；ab of Prof. Tian Shizhu35子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)工程結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)，往往只有結(jié)構(gòu)的一部工程結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)，往往只有結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)入非彈性反應(yīng)階段。利用結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)的特分進(jìn)入非彈性反應(yīng)階段。利用結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)的特點(diǎn)，可以只對(duì)結(jié)構(gòu)非彈性反應(yīng)部分進(jìn)行試驗(yàn)，而另點(diǎn)，可以只對(duì)結(jié)構(gòu)非彈性反應(yīng)部分進(jìn)行試驗(yàn)，而另一部分結(jié)構(gòu)的彈性反應(yīng)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)求解。一部分結(jié)

36、構(gòu)的彈性反應(yīng)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)求解。Lab of Prof. Tian Shizhu36如圖框架剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)底層的剪力墻單元在地震作用如圖框架剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)底層的剪力墻單元在地震作用下進(jìn)入非彈性反應(yīng)階段。采用子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法，底層下進(jìn)入非彈性反應(yīng)階段。采用子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法，底層剪力墻單元為試驗(yàn)單元，用剪力墻單元為試驗(yàn)單元，用3 3個(gè)作動(dòng)器對(duì)該單元加載，模擬個(gè)作動(dòng)器對(duì)該單元加載，模擬底層剪力墻受到的剪力、彎矩和軸力。結(jié)構(gòu)其余部分的動(dòng)力底層剪力墻受到的剪力、彎矩和軸力。結(jié)構(gòu)其余部分的動(dòng)力反應(yīng)通過(guò)計(jì)算機(jī)程序求解。將兩部分得到的反應(yīng)在結(jié)構(gòu)整體反應(yīng)通過(guò)計(jì)算機(jī)程序求解。將兩部分得到的反應(yīng)在結(jié)構(gòu)整

37、體分析程序中求解，就可得到整個(gè)結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。分析程序中求解，就可得到整個(gè)結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。Lab of Prof. Tian Shizhu37子結(jié)構(gòu)混合試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)混合試驗(yàn)Lab of Prof. Tian Shizhu383 3偽動(dòng)力試驗(yàn)步驟偽動(dòng)力試驗(yàn)步驟（1 1）輸入地面運(yùn)動(dòng)加速度）輸入地面運(yùn)動(dòng)加速度地震波的加速度時(shí)程曲線，加速度示值隨時(shí)間地震波的加速度時(shí)程曲線，加速度示值隨時(shí)間t t的變化而改變，為便于計(jì)算，首先將實(shí)際地震記的變化而改變，為便于計(jì)算，首先將實(shí)際地震記錄的加速度時(shí)程曲線按一定時(shí)間間隔數(shù)字化，即按錄的加速度時(shí)程曲線按一定時(shí)間間隔數(shù)字化，即按t t劃分成許多微小的時(shí)間段，可以取劃

38、分成許多微小的時(shí)間段，可以取t t為為0.010.01，這樣就可以用數(shù)值積分方法求解運(yùn)動(dòng)方程這樣就可以用數(shù)值積分方法求解運(yùn)動(dòng)方程 Lab of Prof. Tian Shizhu39（2 2）計(jì)算下一步的位移值）計(jì)算下一步的位移值采用中心差分法求解下一步位移。采用中心差分法求解下一步位移。（3 3）位移值的轉(zhuǎn)換）位移值的轉(zhuǎn)換由加載控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)將第由加載控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)將第n n+1+1步的指令位步的指令位移移n n+1+1轉(zhuǎn)換成輸入電壓，再通過(guò)電液向加載系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成輸入電壓，再通過(guò)電液向加載系統(tǒng)控制作動(dòng)器對(duì)結(jié)構(gòu)加載，由作動(dòng)器用靜態(tài)的方法對(duì)控制作動(dòng)器對(duì)結(jié)構(gòu)加載，由作動(dòng)器用靜態(tài)的方法對(duì)結(jié)構(gòu)施加結(jié)

39、構(gòu)施加n n+1+1位移。位移。Lab of Prof. Tian Shizhu40（4 4）量測(cè)恢復(fù)）量測(cè)恢復(fù)FnFn+1+1即位移值即位移值XnXn+1+1對(duì)結(jié)構(gòu)施加的荷載，通過(guò)作動(dòng)器對(duì)結(jié)構(gòu)施加的荷載，通過(guò)作動(dòng)器的荷載傳感器測(cè)得此時(shí)恢復(fù)力的荷載傳感器測(cè)得此時(shí)恢復(fù)力FnFn+1+1。（5 5）計(jì)算出反應(yīng)全過(guò)程）計(jì)算出反應(yīng)全過(guò)程將將XnXn+1+1，F(xiàn)nFn+1+1數(shù)據(jù)代入上述算式，用同樣方法數(shù)據(jù)代入上述算式，用同樣方法求得求得XnXn+2+2，進(jìn)行加載，求得，進(jìn)行加載，求得XnXn+2+2位移下的位移下的FnFn+2+2，這，這樣如此循環(huán)，自動(dòng)完成全過(guò)程。樣如此循環(huán)，自動(dòng)完成全過(guò)程。Lab of Prof. Tian Shizhu414 4結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法的誤差分析結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試