地下综合管廊大型振动台模型试验研究
地下结构振动台试验模型箱研究现状徐伟
地下结构振动台试验模型箱研究现状徐伟发布时间：2021-08-26T00:07:39.386Z 来源：《中国科技人才》2020年第13期作者：徐伟[导读] 本文调查了现有地下结构振动台模型试验所用模型箱的形式,并依此分析各类模型箱的结构形式及其优缺点。
重庆交通大学摘要：模型箱是地下结构振动台模型试验中的重要装置,在模型地层与结构在模拟地震输入下的动力响应测试研究中发挥重要作用。
本文调查了现有地下结构振动台模型试验所用模型箱的形式,并依此分析各类模型箱的结构形式及其优缺点。
目前地下结构抗震分析方法主要有原型观测、模型试验和理论分析三种方法。
模型试验又分振动台模型试验和人工震源试验；理论分析包括解析法、半解析法和数值方法，解析法又可进一步细分为地震系数法、反应位移法、围岩应变传递法、BART随道设计法、等代地震系数法等，数值分析方法有有限元法、有限差分法、边界元法等。
1.模型箱设计要求由于实验室场地及设备的限制,振动台试验一般不易再现实际结构的尺度;此外,浅埋地下结构所处地层是没有边界的“半无限空间体”。
地下结构的振动台试验将试验结构及地层模型置于模型箱体中,是一种等效的方式,其可行性与有效性需要符合地下结构的地震响应特征。
因此，模型箱应具备两项功能:一是给试验对象提供有限范围的装载;二是将振动台的振动激励传递给试验对象。
模型箱的设计应遵循三个等效准则:第一，合理的模型箱几何尺度以保证其动力响应的等效性，即动力效应，即；第二，合理地设计模型箱边界以降低模型箱边界的影响，即边界效应；第三，地震波换算为基岩输入，避免模型箱与模型士共振以确保模型土变形与天然变形类似，即输入效应。
目前常用的模型箱有刚性模型箱、柔性模型箱和层状剪切模型箱。
2.常见模型箱箱体形式2.1刚性模型箱刚性模型箱一般由型钢或角钢焊接框架制作，研制简单、造价较低，在早期的振动台模型试验中应用较广，刚性箱体设计的关键之一，就是要将侧壁附近模型地层的弯曲变形改变为真实地层的剪切变形。
超限高层建筑结构振动台试验模型设计的研究
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超限高层建筑结构振动台试验模型设计的研究!
钱德玲5 6张泽涵5 6戴启权5 6杨远威5 6蒋玉敏5 6钱礼平3
!5/合肥工业大学土木与水利工程学院" 合肥6374448# 3/安徽省建筑科学研究设计院" 合肥6374445$
66摘6要! 针对超限高层建筑高度高%层数多%整体结构复杂等特点"依据一致相似率对一超限高层建筑进行 振动台试验模型设计& 通过计算探讨超限高层建筑结构模型分别采用人工质量模型%忽略重力模型%欠人工质 量模型三种方式的合理性& 研究结果表明’欠人工质量模型的设计是合理可行的"可以通过附加人工质量来调 整加速度相似比至合理水平"以利于振动台试验的实施& 通过合理的配重模型设计"可以减小重力失真效应造 成的不利影响"从而使振动台试验更加准确地反映原型结构在地震作用下的动力响应和动力特性& 66关键词! 振动台试验# 超限高层建筑# 模型设计# 欠人工质量模型 66!"#’ $%&$’(%) *+,-.+/(%$0%(%%‘
大型渡槽结构振动台模型试验及抗震性能研究的开题报告
大型渡槽结构振动台模型试验及抗震性能研究的开题报告题目：大型渡槽结构振动台模型试验及抗震性能研究一、选题背景渡槽是一种用于水下隧道施工的临时性结构，通常由钢板或混凝土制成。
渡槽的施工需要满足高强度、高稳定性和高刚度等特点。
在地震发生时，渡槽的抗震性能直接关系到施工安全和人员财产安全。
因此，研究针对渡槽结构的抗震性能尤为重要。
目前，国内外学者已经在渡槽的领域做了大量的研究，但大多数研究都是基于理论计算和数值模拟。
缺乏实验验证，难以准确评估渡槽结构的抗震性能，同时也限制了建筑设计的可靠性和经济性。
因此，进行渡槽结构振动台模型试验的研究已经成为热门话题。
二、研究目的本研究旨在通过渡槽结构振动台模型试验，对其动力响应、安全性能和抗震性能进行评估，并提出相应的加固和设计建议，保障施工人员和设备的安全，同时提高渡槽结构的经济和可靠性。
三、研究内容和方法1. 渡槽结构振动台试验：利用振动台模拟当地地震情况，对渡槽结构的动力响应进行研究，探究渡槽结构在地震作用下的特性和行为。
2. 动力分析：通过分析振动台试验数据，建立渡槽结构的动力模型，研究其动力特性和响应规律。
3. 抗震性能评估：根据试验结果和动力模型，对渡槽结构的抗震性能进行科学评估，并提出优化设计建议。
4. 受力分析：对振动台试验数据进行受力分析，验证渡槽结构在地震作用下的承载能力。
5. 加固和设计建议：基于试验和分析结果，提出加固和设计建议，优化渡槽结构的抗震性能和经济性。
四、研究意义本研究采用振动台模型试验的方法，对渡槽结构的抗震性能进行研究，具有重要的理论和实际意义。
首先，通过试验可以更加准确地评估渡槽结构的抗震性能，为渡槽的加固和设计提供科学依据。
其次，试验能够验证理论计算和数值模拟的可靠性，在一定程度上缩小理论计算和实际工程存在的差距。
最后，本研究将为国内外渡槽结构的抗震设计提供借鉴和参考，促进渡槽结构抗震设计水平的提高。
五、预期成果通过本研究，预计可以获得以下成果：1. 渡槽结构的动力响应及抗震性能研究报告；2. 渡槽结构的振动台模型试验数据和受力分析数据；3. 渡槽结构抗震加固和优化设计建议；4. 相关技术论文和专利申请。
城市地下综合管廊抗震抗爆研究进展
Part 01管廊抗震性能研究进展综合管廊承受的永久荷载为土压力、结构主体和内置管线自重，可变荷载为地面车荷载、人群荷载，偶然荷载为地震作用、燃气爆炸等荷载。
管廊由于具有重要的城市运行功能，需对其力学性能进行研究，特别是偶然荷载作用下的动力响应和破坏特征。
我国为地震多发国家，管廊在地震作用下会发生较大破坏，造成严重后果，因此进行管廊抗震性能研究具有重要意义。
部分学者进行共同沟结构体系振动台缩尺模型试验，通过分析加速度、混凝土应变、周围土压力，可知共同沟体系地震反应具有独特性，土体性质、地震动强度、结构形式、埋置深度、材料等的影响显著。
地下综合管廊地震反应分析与抗震可靠性研究结果表明，边界及接触面条件会对结构应变产生较大影响，在结构被视为弹性的情况下，自由边界的结构应变幅值明显较无限单元小，相对误差最大达123.3%，当忽略结构与土体之间的相对滑移时，结构应变增长幅度达1/3，并首次提出近似Ｒayleigh地震波场的概念。
研究发现，地下综合管廊在剪切波作用下呈整体弯曲变形，同土体在剪切波作用下的变形；各种因素中对结构响应影响最大的为边界条件及非一致激励。
部分学者进行非一致地震激励地下综合管廊振动台模型试验，模型场地与模型结构设计合理，为数值模拟奠定良好基础，并将有限元计算结果与试验实测结果从边界效应、加速度响应、位移响应和应变响应角度进行对比分析，得到计算结果与试验结果具有较好规律性的结论。
部分作者对Ｒayleigh波与底部地震加速度共同作用下综合管廊动力响应特征进行研究，建立双仓综合管廊三维动力有限元数值模型，对加速度、管廊结构位移、管廊结构内力进行分析。
综合管廊地震响应研究结果表明，综合管廊变形基本与周围土层一致，侧壁与底板连接部位为损伤最大位置。
为研究地下综合管廊结构边节点和中节点抗震性能，有关学者以体积配箍率和纵筋锚固长度为参数，分析试件破坏形态、弯矩-位移滞回曲线和弯矩-位移骨架曲线等，并探索提高现浇节点受弯承载力的方法。
非一致激励下综合管廊振动台试验的数值模拟
非一致激励下综合管廊振动台试验的数值模拟蒋录珍;陈隽;李杰【摘要】本文基于ABAQUS软件开展非一致激励下地下综合管廊振动台试验的有限元建模及分析研究.建模中采用Dnlcker-Prager模型来考虑土体非线性,土一结构动力相互作用通过建立主从接触面来实现,通过考虑层状剪切砂箱对土体的作用来模拟试验模型箱,同时考虑初始应力场的平衡.响应时程及放大系数等参量的对比,表明数值模拟结果和试验结果吻合较好,文中所提有限元建模方法合理,为后续参数分析奠定了基础.【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2008(025)004【总页数】4页(P203-206)【关键词】地下综合管廊;非一致激励;振动台试验;ABAQUS;土结构动力相互作用【作者】蒋录珍;陈隽;李杰【作者单位】同济大学建筑工程系,上海,200092;同济大学建筑工程系,上海,200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092;同济大学建筑工程系,上海,200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092【正文语种】中文【中图分类】TU411.8地下综合管廊，是将两种或两种以上的城市管线集中设置于同一人工空间中所形成的现代化、集约化的城市生命线基础设施[1]，被视为21世纪城市市政基础设施建设现代化的重要标志之一。
1995年阪神地震中，处于地下综合管廊中的管线基本完好，只有地下综合管廊结构有轻微的裂缝出现[2]，表明地下综合管廊对地下管线的抗震能力有明显的提高。
然而，对地下综合管廊在非一致激励作用下的抗震分析、理论和数值分析都很少，试验研究几乎为空白。
本文在自由场振动台试验合理分析[3]的基础上，对本课题组所作的地下综合管廊振动台试验进行了有限元分析，得出了一些有益的结论。
地下综合管廊是一种长线型地下结构，在地震波传播作用下受非一致激励的影响不可忽视。
为了获得地下综合管廊在地震波纵向传播作用下的地震响应规律，本课题组进行了地下综合管廊纵向非一致地震输入的振动台试验。
地下综合管廊工程试验方案
地下综合管廊工程试验方案一、试验目的二、试验内容1.结构强度试验：通过施加静载荷或动态加载，测试地下综合管廊的结构在承受荷载条件下的强度和稳定性。
2.防水性试验：利用水压试验或其他适当的方法进行，验证地下综合管廊的防水性能。
3.抗渗性试验：施加不同水压力下的渗漏试验，检测地下综合管廊的抗渗性能。
4.抗震性试验：通过模拟地震荷载条件下的振动试验，评估地下综合管廊的抗震性能。
5.综合试验：模拟实际使用条件下的各种荷载和环境，对地下综合管廊进行全面性能测试。
三、试验方法1.结构强度试验：a.静载试验：在各个关键部位施加以规定荷载为目标的静载，记录变形和应力情况。
b.动力试验：利用振动台或其他震动设备，进行动态加载试验，检测地下综合管廊在振动中的响应和变形情况。
2.防水性试验：a.模拟降雨试验：利用喷淋设备模拟降雨，观察和记录地下综合管廊防水层的密封性能。
b.涂层试验：对涂层进行涂布和刮痕试验，评估其防水性能。
3.抗渗性试验：a.水压试验：在管廊内部施加一定的水压力，观察和记录水压力与渗漏水量的关系，评估地下综合管廊的抗渗性能。
4.抗震性试验：a.地震模拟试验：利用地震模拟设备模拟地震荷载，并记录地下综合管廊的响应情况和变形程度。
b.动力响应试验：在地震模拟设备上施加一定的动力荷载，并观察和记录地下综合管廊的响应情况。
5.综合试验：a.荷载试验：施加各种设计荷载，评估地下综合管廊的变形和响应情况。
b.环境试验：模拟不同环境条件，如温度、湿度等，评估地下综合管廊的耐久性和适应性。
四、试验设备和仪器根据具体试验内容和方法，需要配备相应的试验设备和仪器，如静载荷施加设备、振动台、喷淋设备、涂层试验仪器、水压试验设备、地震模拟设备等。
五、试验方案1.制定试验计划：确定试验的时间和地点，确定试验的具体内容和方法。
2.设定试验参数：确定试验过程中的控制参数，如荷载大小、周期、频率等。
3.安全措施：制定相应的安全措施，确保试验过程中的人员和设备的安全。
武汉保利文化广场振动台模型试验
武汉保利文化广场振动台模型试验研究摘要：为了检验武汉保利文化广场结构的抗震性能，采用1：35的比例制作了微粒混凝土缩尺模型结构，在三向六自由度大型模拟地震振动台上进行了试验。
试验采用el centro波、taft波、人工波三种地面运动，加载工况按3个阶段分别进行。
研究了模型结构的动力特性和地震反应。
关键词：振动台试验；相似关系；自振特性1 工程概况武汉保利文化广场为地下4层，地上主楼46层，副楼20层，裙楼8层，副楼顶部5层与主楼相连，形成主、副楼连体建筑。
主楼建筑屋面标高为210m，副楼建筑屋面标高为101.1m，裙楼建筑屋面标高为51.1m。
本工程建筑抗震设防烈度为6度，建筑抗震设防类别为乙类。
根据建设部令第111号《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和2006年9月5日颁布的《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，本工程属超限高层建筑工程，且为“塔体显著不同”、“跨度大于24m”的连体结构[1]。
2 地震模拟振动台试验2.1 模型设计与制作[作者简介：李鹏程(1983-)，男，江西人，研究生，从事结构工程的研究.(**************)]相似关系的设计在模拟地震振动台试验中占有重要地位。
模型设计最关键的是正确确定模型与原型之间的相似关系。
目前常用的相似关系确定方法有方程分析法和量纲分析法。
本文采用量纲分析法确定各相似关系[2]。
模型与原型的相似关系见表1。
表1 模型与原型的相似关系模型用微粒混凝土制作，材料为水泥砂浆。
水泥为425r号硅酸盐水泥，骨料为粗砂和细砂。
选用不同配合比使微粒混凝土达到不同的强度等级和弹性模量，以模拟原型c35～c60混凝土。
模型钢筋采用回火镀锌铁丝。
根据刚度条件选用直径为18＃－22＃等多种规格的回火镀锌铁丝。
根据模型和原型配筋率相似的原则进行模型配筋，并满足构造要求。
模型钢管混凝土采用钢管微粒混凝土来制作。
钢管内灌注微粒混凝土，微粒混凝土中加入膨胀剂以防止钢管与混凝土之间离析。
单舱地下综合管廊抗震性能振动台模型试验及数值模拟研究
单舱地下综合管廊抗震性能振动台模型试验及数值模拟研究一、研究背景随着我国城市化进程不断加快，城市地下管道网络变得越来越复杂，地下防护建筑也越来越多，单舱地下综合管廊被广泛应用。
在地震灾害中，地下综合管廊的受灾状况及抗震性能直接关系到城市的生命安全和经济发展。
因此，建立适用于地下综合管廊的抗震设计理论与方法具有重要的工程意义和学术价值。
二、试验目的本研究旨在探究单舱地下综合管廊在地震荷载下的抗震性能，对建筑的安全性和可靠性进行评估。
因此，试验的目的是研究单舱地下综合管廊在不同地震荷载条件下的破坏性状和动力响应，为其抗震设计提供科学依据。
三、试验方案1. 试验模型设计本试验采用1/20比例的地下综合管廊模型，其尺寸为1.2米×1.2米×0.6米，主要模拟了单舱地下综合管廊的结构形式和支撑系统，包括墙体、顶板、地板、立柱和支撑体等。
2. 试验装置本试验采用多自由度振动台试验装置，通过振动台模拟地震荷载作用于试验模型上，并观测模型的动力响应。
同时，还需要对试验模型进行加固和检测，确保试验结果的准确性。
试验时需要采集模型的振动信号和位移信号，以便后续的数据分析。
3. 试验方案本次试验采用了不同级别的地震动荷载进行了振动台试验。
主要分为低、中、高三个档次，对试验模型进行动力响应分析和破坏特征的观测。
四、试验结果及分析1. 动力响应分析试验结果表明，试验模型最大加速度、最大速度和最大位移分别随着地震动荷载的增大而增大，在强震作用下有明显的位移和加速度放大效应。
2. 破坏特征观测试验过程中，试验模型破坏的主要特征是顶板翘起、地基下沉、墙体开裂等，这些破坏形态与实际地下综合管廊在地震中的受灾情况较为一致。
同时，由于试验模型的震动台模拟，也能更直观地反映出地下综合管廊在强震作用下的破坏特征。
3. 数值模拟分析为了更好地分析试验结果，试验数据进行了数值模拟分析。
通过ABAQUS有限元软件对试验模型进行了建模和计算，得到了试验模型的动力响应和破坏特征。
带钢结构连廊的不规则钢筋混凝土高层建筑振动台试验研究3篇
带钢结构连廊的不规则钢筋混凝土高层建筑振动台试验研究3篇带钢结构连廊的不规则钢筋混凝土高层建筑振动台试验研究1带钢结构连廊的不规则钢筋混凝土高层建筑振动台试验研究在城市化进程不断加快的今天，高层建筑的建设也不断增多。
钢筋混凝土结构是高层建筑的主要结构形式之一，而带钢结构连廊则是其常见的设计方式。
然而，在高层建筑的设计与施工过程中，振动问题一直是一个难以避免的问题，特别是对于不规则的建筑形式，其振动问题更加严重。
因此，本文旨在通过振动台试验，研究带钢结构连廊的不规则钢筋混凝土高层建筑的振动特性，为高层建筑的设计与施工提供重要参考。
一、试验设计本次试验选取一座20层、总高度约80m的不规则钢筋混凝土高层建筑进行振动台试验。
试验建筑为T型平面布置，其中第一至第八层的连廊采用了带钢结构设计，并且这些连廊均采用了不同的尺寸、不同的支座方式以及铰接连接方式。
试验装置采用了三自由度振动平台，由于本次试验主要研究连廊的振动特性，因此选择了在建筑顶部的结构节点处进行试验。
试验参数包括试验平台速度、质量分布和加速度传感器放置位置等。
二、试验结果分析从试验数据的分析中可以得到一些有关连廊振动特性的重要结论：1.连廊长、宽方向振动频率、振动模态正态波前图像特征差异较大通过试验数据的分析发现，在不同连廊长、宽方向下，振动频率有差异。
同时，振动模态的分析结果表明，正态波前图像特征也较大不同。
这表明，连廊长、宽方向具有不同的振动特性，需要在设计过程中充分考虑。
2.支座位置对振动模态的影响较大通过试验数据的分析发现，在不同支座位置下，振动特性也不同。
当支座位置选取不当时，可能会导致建筑结构的不稳定。
3.不同铰接连接方式对振动特性的影响较大通过试验数据的分析发现，在不同铰接连接方式下，振动特性也不同。
因此，在实际工程设计时应该选择恰当的铰接连接方式，以确保其振动特性满足设计要求。
三、结论通过本次试验，可以得到以下结论：1.不规则钢筋混凝土高层建筑中的带钢结构连廊具有不同的振动特性。
巨型钢结构隔震体系的数值分析与振动台试验研究
巨型钢结构隔震体系的数值分析与振动台试验研究随着城市化进程的不断加快，巨型钢结构建筑的应用越来越广泛。
然而，由于建筑结构的巨大质量，地震对其破坏性较大。
因此，研究巨型钢结构的抗震寿命是一个非常重要的课题。
本文旨在通过数值分析和振动台试验的方法，研究巨型钢结构隔震体系的抗震性能。
首先，通过数值分析的方法，可以用计算机模拟巨型钢结构在地震时产生的动力响应。
这种方法可以通过输入不同的地震波，研究结构在不同地震强度下的动力响应。
通过数值模拟，可以研究巨型钢结构在地震作用下的变形和位移，进一步探讨其在地震中的抗震性能。
其次，振动台试验是研究结构抗震性能的经典方法之一、通过在振动台上模拟地震振动，可以直接观察和测量巨型钢结构的动力响应。
通过对比试验前后的结构位移和变形，可以评估巨型钢结构隔震体系的抗震性能。
此外，还可以通过在振动台试验中模拟不同地震波形，研究巨型钢结构在不同地震条件下的动力响应。
在进行数值分析和振动台试验时，需要选择合适的数值模型和试验方案。
对于数值分析，一般可以采用有限元方法来建立数值模型。
通过选择合适的网格大小和材料参数，可以得到较为准确的模拟结果。
对于振动台试验，需要选择合适的试验台和试验装置，以及合适的地震波。
此外，还需要测量和记录试验过程中的结构位移、变形等参数。
通过数值分析和振动台试验的研究，可以得到巨型钢结构隔震体系的抗震性能参数，如刚度、阻尼比等。
同时，还可以评估不同隔震体系的抗震性能，为实际工程设计和施工提供参考。
总之，通过数值分析和振动台试验的研究，可以深入探究巨型钢结构隔震体系的抗震性能。
这将对提高巨型钢结构的抗震能力，保障人民生命财产安全有着重要的意义。
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第28卷第6期2008年12月 地 震 工 程 与 工 程 振 动J O U R N A LO FE A R T H Q U A K EE N G I N E E R I N GA N DE N G I N E E R I N GV I B R A T I O N V o l .28N o .6 D e c .2008 收稿日期:2008-03-28; 修订日期:2008-07-09 基金项目:土木工程防灾国家创新研究群体项目(50621062) 作者简介:史晓军(1974-),男,博士研究生,主要从事地下结构抗震研究.E -m a i l :s x j 149@163.c o m文章编号:1000-1301(2008)06-0116-08地下综合管廊大型振动台模型试验研究史晓军1,陈 隽1,2,李 杰1,2(1.同济大学,上海200092;2.土木工程防灾国家重点实验室,上海200092)摘 要:针对地下综合管廊缺乏抗震研究的现状,开展了地下综合管廊大型振动台模型试验研究。
试验中除对通常的地下结构振动台试验中常规地震响应进行了测量外,还测量了模型场地水平位移、模型结构的层间位移、模型结构内钢筋应变。
同时,通过自行设计的接触面土体滑移传感器测量了结构顶板接触面土体滑移。
本文对模型结构的动力响应以及接触面和周围土体地震响应规律进行了分析。
结果表明:在地震作用下地下综合管廊的地震加速度响应服从周围土体的地震响应,其响应幅值不会大于周围土体的加速度响应幅值;结构内力最大部位出现在结构的角部,并且内力随着地震动强度的增加而增大;地下综合管廊接触面土压总体上随着地震动强度的增加而增大,侧板和顶、底板的土压力分布模式不同;在水平地震作用下,地下综合管廊会产生顶、底板之间的相对位移,同时伴随着横截面内的刚体转动;地下综合管廊壁板与土接触面的作用力是结构产生内力的直接原因,其中侧壁土压起主要作用。
关键词:地下综合管廊;振动台试验;接触面土体滑移;层间位移中图分类号:P 315.952.6 文献标志码:AS h a k i n g t a b l e t e s t o nu n d e r g r o u n du t i l i t y t u n n e lS H I X i a o j u n 1,C H E NJ u n 1,2,L I J i e 1,2(1.T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200092,C h i n a ;2.S t a t eK e y L a b o r a t o r yf o r D i s a s t e r R e d u c t i o ni nC i v i l E n g i n e e r i n g ,S h a n g h a i 200092,C h i n a )A b s t r a c t :L a r g e s c a l e s h a k i n g t a b l e t e s t o nu n d e r g r o u n d u t i l i t y t u n n e l i s c o n d u c t e dt o i n v e s t i g a t e i t s s e i s m i c p e r -f o r m a n c e .D u r i n g t h e t e s t s o i l d i s p l a c e m e n t ,s t r u c t u r a l d i s p l a c e m e n t a n d s t r a i n o f s t e e l a r e m e a s u r e d .M o r e o v e r ,a s p e c i a l s e n s o r i s d e s i g n e d t o m e a s u r e t h e s l i p p a g e b e t w e e n s o i l s u r f a c e a n d s t r u c t u r a l s u r f a c e .A l l t h e s e d a t a a r e a n -a l y z e d i n t e r m s o f s o i l r e s p o n s e s a n d s t r u c t u r a l r e s p o n s e s .T h e r e s u l t s s h o wt h a t s t r u c t u r a l a c c e l e r a t i o n r e s p o n s e s a r e m a i n l y c a u s e d b y t h e a c c e l e r a t i o n o f s u r r o u n d i n g s o i l ,a n d i t s a m p l i t u d e i s l e s s t h a n t h a t o f s o i l .M a x i m u ms t r u c t u r -a l s t r a i n a p p e a r s o n c o r n e r s o f t h e s t r u c t u r e a n d i n c r e a s e s w i t h t h e i n c r e a s e o f i n p u t a m p l i t u d e .T h e s o i l p r e s s u r e o f c o n t a c t s u r f a c e i n c r e a s e s w i t h t h e i n c r e a s e o f e x c i t a t i o n i n t e n s i t y .T h e p a t t e r n o f s o i l p r e s s u r e d i s t r i b u t i o no n s i d e w a l l s i s d i f f e r e n t f r o mt h a t o n t h e t o p a n d b o t t o m p l a t e .S i d e w a l l s o i l p r e s s u r e i s m o r e i m p o r t a n t t h a n t h a t o n t o p a n d b o t t o mp l a t e f o r s t r u c t u r a l s t r a i n r e s p o n s e .K e y w o r d s :u n d e r g r o u n d u t i l i t y t u n n e l ;s h a k i n g t a b l e m o d e l t e s t ;c o n t a c t s u r f a c e s o i l s l i p p a g e ;l a y e r d i s p l a c e m e n t 引言地下综合管廊,又称共同沟,是将燃气、电力、电信、给排水等两种或两种以上的生命线工程设施共同敷DOI :10.13197/j .eeev .2008.06.004设于其中的地下结构。
地下综合管廊既不同于普通管线,又不同于隧道结构。
其特征之一是综合管廊一般属于浅埋地下结构,特征之二是综合管廊的截面尺寸介于地下管线和交通隧道之间。
考虑到人员进入和内部设施的安装,截面形状通常为矩形截面。
地下综合管廊的第三个特征是它像普通管线一样为分段结构,每段结构体长度约为25～50m 。
地下综合管廊起源于法国的巴黎,目前在国外许多发达国家中得到了广泛的应用[1,2],其中日本是地下综合管廊建设最发达的国家,并于1986年制定了抗震设计规范———《共同溝設計指針》。
自1992年在上海张扬路建成国内第一条现代化的地下综合管廊以来,地下综合管廊相继在全国多个城市建成和在建[3]。
可以看出,我国正迎来地下综合管廊的建设高潮。
然而,作为地下结构的一种,地下综合管廊的抗震性能仍然不甚清楚。
在1995年日本阪神地震中各类地下结构遭到了严重的破坏。
在此次地震中,神户地下综合管廊2号线破坏较为严重,管廊内部许多结构接缝发生错位或分开,内壁混凝土层剥落,止水板也有损坏的痕迹。
在留有S M W 的区间内,沿综合管廊轴向裂缝显著;而在撤去挡土板的区域内,沿断面周向(环向)的裂缝显著。
在入口附近,一部分用于固定电缆的金属支撑绝缘子脱落[4,5]。
在地下综合管廊兴建之际,国内不仅没有地下综合管廊的抗震设计规范,而且相应的研究也几乎为零。
为此,本课题开展了地下综合管廊的一系列振动台试验研究[6,7],包括一致激励试验、无接头结构纵向非一致激励试验、有接头结构纵向非一致激励试验、无接头结构横向非一致激励试验和有接头结构横向非一致激励试验。
本文将主要介绍地下综合管廊一致激励试验即横截面振动台试验的结果。
1 试验概况1.1 模型相似设计在土-结构动力相互作用的振动台模型试验中,由于材料的物理特性和试验条件无法全部满足相似理论,所以在试验研究中往往采取满足个别(主要)相似关系的方法来进行模型的相似设计。
因此,本试验采用原型材料、部分考虑重力影响的方案来进行模型相似比设计。
根据B u k i n g h a m 定理,以位移d 、加速度a 和弹性模量为基本物理量,模型体系各物理量的相似关系及其相似比见表1。
试验中采用的模型箱是自行设计的大型层状剪切箱,由16层钢框架组成,内空尺寸为(长×宽×高):3.0m×1.8m×1.92m 。
模型箱内安装由2m m 厚的橡胶膜制作的橡胶袋,以防止试验土体外渗。
在振动方向两端放置100m m 厚的聚氯乙烯泡沫板,以减小振动中箱壁的反射效应[7]。
模型场地土是长江上游重庆段的粉质粘土,经测定其物理性能参数如表2所示。
模型结构长1300m m ,截面外尺寸为600m m×600m m ,壁厚为37.5m m 。
模型结构采用钢筋细石混凝土浇注,混凝土标号为C 30,钢筋直径是 6m m 。
模型结构如图1所示。
图1 模型结构制作F i g .1 M o d e l s t r u c t u r e117第6期 史晓军等:地下综合管廊大型振动台模型试验研究表1 模型相似关系及相似比T a b l e 1 S i m i l a r i t y r e l a t i o na n dr a t i o s o f m o d e l s y s t e m内容物理参数相似关系相似比长度λL 1/5几何关系位移λl 1/5应变λε1应力λσ=λE λε1材料关系弹性模量λE 1密度λp =λE /(λa λL )5/3质量λm =λE λ2L /λa 1/75频率λf =λa /λL 15动力关系加速度λa 3时间λt =λL /λa1/15表2 土的物理性能参数T a b l e 2 P h y s i c a l p r o p e r t i e s o f s o i l土粒比重d s干密度ρd /(g ·c m -3)孔隙比e 粘聚力/k P a 内摩擦角(°)2.721.530.94324.427.91.2 试验加载制度本试验拟采用E l C e n t r o 波作为振动台的输入波。