地下結構抗震性能試驗中同樣存在縮尺比問題。以地鐵車站結構鋼筋混凝土中柱為足尺試驗對象,進行地鐵車站結構抗震混合試驗研究。試驗中的試驗子結構取為車站中柱,該試件采用MTS作動器加載通過OpenFresco從數(shù)值子結構獲得地震作用;取車站結構剩余部分與車站周圍土體為數(shù)值子結構,數(shù)值子結構采用OpenSees模擬,地震激勵由數(shù)值子結構底部輸入。試驗結果顯示:隨著地震動加速度峰值（PBA）增加,試驗構件進入損傷狀態(tài),側向剛度降低;在輸入基巖波為上海人工波時,在彈性工作狀態(tài)下純數(shù)值模型的層間位移和水平剪力與試驗結果匹配較好,表明采用的OpenSees,OpenFresco,MTS混合試驗系統(tǒng)在測試地下結構地震響應時具有良好的穩(wěn)定性與準確性。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(15)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

子結構混合試驗概念原理

C=αΜ+βΚ?????? ??? (2) { α β }= 2ξ ω i +ω j { ω i ω j 1 }?????? ??? (3)表1 車站地層模型土體材料性質(zhì)Tab.1 Soil material property 土體性質(zhì) 參數(shù) 密度 1 300 kg/m3 剪切模量 13 MPa 體積模量 65 MPa 黏聚力 18 kPa 最大剪應變 0.1

一層兩跨車站模型如圖3所示,基于平面應變問題假設建立二維車站數(shù)值模型。車站結構的剖面尺寸為16.85 m×7.12 m。車站結構的埋深深度為4.8 m,車站結構柱距為3.5 m,按照車站柱距確定分析模型出平面尺寸。車站頂板、底板厚度為0.8 m,側墻厚度為0.7 m。中柱截面尺寸為0.4 m×0.4 m。選取站臺層中柱構件作為分析對象,當?shù)装蹇箯潉偠却笥谥兄箯潉偠?0倍時,可以近似認為中柱固接于車站底板[17]。混凝土受壓峰值應變?yōu)?.002,峰值強度為39.8 MPa;受壓極限應變?yōu)?.004,極限強度為20 MPa。鋼筋屈服強度為400 MPa,應變強化率定義為0.01。在OpenSees中,混凝土材料選為Concrete01,鋼筋材料選為Steel02。Concrete 01是一種單軸Kent-Scott-Park混凝土材料模型,可以較好模擬混凝土材料加卸載剛度退化現(xiàn)象[18]。在分析過程中,分析模型不考慮重力作用。頂板、底板、中柱、側墻等結構單元選用非線性梁柱單元。土體與結構采用固定接觸,不考慮土和結構之間相對滑動。如圖4所示,根據(jù)車站中柱反彎點選取物理子結構。在動力工況中,中柱構件反彎點為中柱中點,因此選取車站中柱下半柱為試驗子結構,試驗子結構高度為3.56 m。在子結構混合試驗中,應根據(jù)試驗子結構選擇合適的邊界條件。梁柱單元每個節(jié)點上有軸向、切向、轉(zhuǎn)動方向自由度,對應了軸力、剪力和彎矩。在試驗子結構柱頂應該滿足軸力、剪力和彎矩三個物理量的交互與傳遞。在數(shù)值模型中,由于不考慮重力作用,在實際試驗中并未施加軸向壓力。選取反彎點為試驗控制點,可忽略彎矩影響。根據(jù)子結構選取方式與實驗室加載條件,在柱頂施加水平作用實現(xiàn)混合試驗過程。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3411231