振动台模型试验是一种从试验角度来研究各种结构动力特性的重要手段,由于振动台设备承载能力和经济等原因,小比例模型试验得到广泛应用。虽然模型试验中对模型和原型的相似性有严格的要求,但在实际应用中,模型所用的材料很难按照相似关系要求与原型材料保持一致,这使得模型试验存在很多挑战。本文主要对模型和原型相似关系的三个方面进行了比较研究:一是不同配重下模型和原型动力特性比较;二是钢筋面积在的不同相似关系下模型和原型的动力特性比较;三是不同材料特性下模型和原型动力特性比较。对这三个方面的相似关系的对比分析,计算时采用大型有限元软件ABAQUS进行了多个工况下的对比分析,分别对模型和原型的自振特性、位移时程曲线及其最大值、加速度时程曲线及其最大值、剪重比、构件内力和塑性特征等进行了比较分析。在对不同配重模型的动力特性进行比较时,发现欠配重模型在水平方向的受力特性能很好的和原型吻合,但在竖向方向上的受力特性却存在严重失真。基于量纲分析法结合方程分析法对不同钢筋面积相似关系做了简要推导,并对各模型和原型进行了不同工况下响应对比分析,比较其动力特性来判断各相似关系的优劣。在对材料特性差异对比分析时,主要考虑了材料屈服应变比不为1的情况,分别分析了钢筋和混凝土屈服应变比不为1情况下各模型在弹性阶段和塑性阶段与原型的动力特性差异,并得到相应结论。
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