›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (5): 1524-1532.doi: 10.16285/j.rsm.2017.05.037

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振动台试验三维层状剪切模型箱的设计及性能测试

李小军1, 2,王晓辉1,李 亮1,韩 杰1   

  1. 1. 北京工业大学 建筑工程学院,北京 100124;2. 中国地震局地球物理研究所,北京 100081
  • 收稿日期:2016-08-13 出版日期:2017-05-11 发布日期:2018-06-05
  • 通讯作者: 王晓辉,男,1982年生,博士研究生,主要从事结构抗震与工程防灾减灾方面的研究工作。E-mail: wangxiaohui5000@163.com E-mail:beerli@vip.sina.com
  • 作者简介:李小军,男,1965年生,博导,研究员,主要从事结构工程与防灾减灾工程方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No. 51408255,No. 51421005);国家科技重大专项(No. 2013ZX06002001)。

Design and performance test of 3D laminar shear container for shaking table

LI Xiao-jun1, 2, WANG Xiao-hui1, LI Liang1, HAN Jie1   

  1. 1. College of Architecture and Civil Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China; 2. Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China
  • Received:2016-08-13 Online:2017-05-11 Published:2018-06-05
  • Supported by:

    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51408255, 51421005), the National Science and Technology Major Project (2013ZX06002001).

摘要: 在研究地震荷载作用下土-结构动力相互作用的问题和验证方法时,振动台试验被认为是一种有效的工具。试验时应使用合适的模型土箱,试验模型箱的边界效应成为直接影响模型试验结果准确性的重要因素。设计制作了一个由19层圆形环组成的三维层状剪切模型箱,高度为1 800 mm,内径为4 500 mm,层间铝合金框架采用三向运动支撑件连接。开展了模型箱振动台试验,通过埋设在土体中不同深度和位置的加速度计获取的地震反应来研究箱体的边界效应。试验时振动台面输入用于核电工程设计AP1000谱三维地震动。比较了不同深度各测点的加速度时程和反应谱值,计算得到从箱体中心到边缘测点的土体反应的峰值加速度的相对误差值,采用谱比法计算得到加速度反应谱相对误差值。试验及分析结果表明,设计的三维层状剪切模型箱在3个方向上都具有良好的真实场地无限边界条件的模拟效果,解决了现有层状剪切模型箱仅能单向或双向输入水平地震激励的不足。

关键词: 边界效应, 层状剪切模型箱, 振动台试验, 土-结构动力相互作用, 三维地震动

Abstract: Shaking table test is considered as an effective tool for investigation of soil-structure interaction problems and validation of research methods under earthquake loading. It is essential to choose an appropriate soil container, because the soil container directly affects the boundary of the model and the accuracy of the simulation. A 3D circular laminar shear container is deployed consisting of 19 layers of aluminum alloy frames with dimensions of 1 800 mm in height and 4 500 mm in diameter. The upper and lower layer frames are connected by supports in three direction. In order to investigate the boundary effect of the laminar shear container on the seismic response, a shaking table test is conducted to acquire the test data from accelerometers embedded in the sand bed at various depths and distances from the edge of the container. In the shaking table test, the ground acceleration corresponding to design spectra of AP1000 nuclear power plant is applied as the input for earthquake ground motion. The acceleration time-histories compare with response spectra at different monitoring points. The relative error of PGAs and response spectra recorded at monitoring points from center to the edge of the container are calculated. It is shown that the designed 3D laminar shear container could effectively simulate the infinite boundary condition of actual site in three directions, which overcomes the shortcoming of the former laminar shear container inputting one-direction or two-direction excitation.

Key words: boundary effect, laminar shear model container, shaking table test, soil-structure interaction, 3D earthquake ground motion

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