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钢套钢蒸汽保温管混凝土重力失真影响振动台试验研究
作者：河北大东管道防腐保温工程有限公司
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发表时间：2020-05-25 16:57:27
为了研究重力失真对振动台试验相似模型地震响应的影响，基于人工质量的混合模型相似理论，以缩尺比为1:10的钢管混凝土单圆管拱结构为试验模设置5种不同人工质量为重力失真度参数，采用5种不同时间压缩比的地震波及人工波，对钢套钢蒸汽保温管进行了纵向、震模拟振动台试验。试验结果表明：重力失真对拱结构模型***阶频率相似的影响显著，重力失真度越大一阶频率相似系数试验值和理论值之间的误差也越大ε输入波的频率比较小时，重力失真度越小的模型加速度响应越大，加速度峰值时间越延后：重力失真度和输入波的频率比对模型横向（Y向）加速度响应的影响要大于纵向X向）的影响：通过调整模型配重及输入波的频率比，可减小模型的重力失真对加速度响应的影响。
地震模拟振动台试验是研究工程结构地震反应和破坏机理最有效的方法之一，该方法是依据模型相似理论设计一定比例的结构模型并固定于振动台台面之上，钢套钢蒸汽保温管将实际采集或者人工合成的地震波按照相似理论进行缩放，利用振动台实现地震波再现来对模型结构进行地震模拟振动台试验2地震模拟振动台试验理论基础为相似理论，即为使模型试验结果能尽量真实地反映原型结构，必须考虑原型与模型的相似关系振动台模型相似主要包括应变失真模型相似忽略重力模型相似、拟真实模型相似和人工质量模型相似。应变失真模型是指应变相似系数S不等于1，在相似关系推导中所有由应变决定的物理量均乘以关于应变的一次幂，因此，其可以考虑模型和原型的材料非线性影响，但不能很好的模拟几何非线性关系。重力忽略模型仅适用于重力可以忽略的情况。拟真实模型可以实现模型与原型的完全相似，但要求模型材料具备弹性模量低和密度大的特点，而这通常难以实现，且由于材料不同，也不能真实地反映原型结构。人工质量模型是在模型上附加非结构效应的大密度材料以满足重力与惯性力的相似模型，即用人工配重来实现模型材料密度大的要求。人工质量相似因能同时满足重力和水平惯性力的相似条件而获得广泛的应用，也是最能真实地反映原型结构的一种相似。
但是，由于振动台的承载能力有限，对于大型结构的缩尺模型或采用大缩尺比例的模型，完全人工质量（满配重）的设置难以实现，因而实际应用时常采用未完全人工质量（欠配重）模型当前，地震振动台模型试验绝大多数采用的是欠人工质量模型相似。吕西林等回是国内较早开展欠人工质量模型相似理论的研究，并基于人工质量模型相似建立了混合模型理论，其选择了长度弹性模量和质量作为基本物理量，钢套钢蒸汽保温管的其它物理量的相似系数根据相似第二定量由基本物理量的相似系数线性表示。张敏政推导了欠人工质量模型的一致相似律，其选择了长度、弹性模量和质量密度为基本物理量。黄维平等21研究了砌体结构配重不足时的动力试验模型与原型相似关系。林皋等叫在大量振动台模型试验的基础上提出了大坝及土体结构动力模型的相似技巧。宋二样等国则对地基土与结构相互作用振动台模型试验中相似比的实现问题进行了探讨。陈星烨等分析了大型结构试验模型的相似理论。迟世春等以两个几何比尺为2的有机玻璃模型的试验，验证了动力模型的弹性相似律和重力相似律。 Tabatabaie far等国通过对高层建筑结构模型侧向位移数值模拟和振动台试验结果的对比，验证了大比例缩尺模型的有效性和合理性。
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