地震模拟振动台的基础设计与应用研究

论文摘要

地震模拟振动台在工作时相当于一个大的震源,具有推力大、工作频率范围宽等特点,其基础不可避免地会发生共振,而且共振时的破坏力很大,可能对周围的建筑物和设施产生很大的危害。因此,在建造振动台之前,必须对基础的振动做出准确的分析预测,控制危害的大小,保障建筑物的安全。文章首先总结了用于动力机器基础计算的集总参数法,详细介绍了其中应用最为广泛的三种方法:我国《动力机器基础设计规范》方法、Lysmer比拟法和美国《基础工程手册》方法。以国内某单位6 m×6m三向六自由度大型地震模拟振动台的基础为例,分别采用上述三种方法计算后发现,美国《基础工程手册》方法在计算振动台基础时,在保证可靠性的前提下具有更高的准确性。随后文章就以美国《基础工程手册》方法为基础,提出地震模拟振动台基础完整的设计计算流程。其次,文章探讨了采用数值方法进行振动台基础分析的可行性。通过采用相同的计算假设、分析类型和计算参数,文章对同一个算例分别按照《基础工程手册》方法和数值方法进行计算分析,结果显示在满足上述可比性条件下,两种方法的计算结果具有很高的一致性,从而证实了采用数值方法进行振动台基础分析的可靠性。文章随后对影响数值计算结果的参数进行了分析,并提出了用数值方法进行振动台基础动力分析的建议。最后,文章针对一类特殊的单自由度导轨式地震模拟振动台基础,采用数值方法进行计算分析。这类基础建造于现有实验大厅台座之上,文章对建造这类振动台所需要的条件以及合理的摆放位置进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 地震模拟振动台概述
• 1.1 地震模拟振动台的建造
• 1.2 地震模拟振动台的发展概况
• 1.3 地震模拟振动台的组成和工作原理
• 1.4 地震模拟振动台的发展趋势
• 1.5 地震模拟振动台的基础
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第2章 集总参数法在振动台基础振动分析中的应用
• 2.1 本章引论
• 2.2 基础的力学模型与振动方程
• 2.3 理想集总参数法
• 2.4 弹性半空间理论及等效集总参数法
• 2.4.1 美国《基础工程手册》方法
• 2.4.2 Lysmer 比拟法
• 2.5 计算实例
• 2.5.1 计算假定
• 2.5.2 求解及结果分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 地震模拟振动台的基础设计
• 3.1 引论
• 3.2 荷载的确定
• 3.3 地基土参数的确定
• 3.4 容许振动标准
• 3.5 设计实例
• 3.6 本章小结
• 第4章 数值方法在振动台基础设计中的应用
• 4.1 引论
• 4.2 无限地基域的处理
• 4.2.1 粘弹性人工边界的实现方法
• 4.2.2 计算区域的大小
• 4.2.3 计算网格的尺寸大小
• 4.3 有限元法与集总参数法的对比
• 4.3.1 计算假设的统一
• 4.3.2 计算参数的统一
• 4.3.3 分析类型的统一
• 4.3.4 计算模型
• 4.3.5 计算结果对比
• 4.4 参数分析
• 4.4.1 计算区域大小的影响
• 4.4.2 计算单元尺寸的影响
• 4.4.3 基础刚度的影响
• 4.4.4 基础重量的影响
• 4.4.5 阻尼的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 单向地震模拟振动台的基础分析
• 5.1 本章引论
• 5.2 结构实验大厅
• 5.3 有限元计算分析
• 5.3.1 分析假设
• 5.3.2 实际算例
• 5.3.3 计算结果
• 5.3.4 参数分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果