[发明专利]地震动力离心模型试验外延分析方法

权利要求书

1.一种地震动力离心模型试验外延分析方法，其特征是包括以下步骤： 

步骤1）按照几何相似的要求设计模型，确定几何相似常数η_l=1/N； 

步骤2）按照离心机振动台的技术能力选择n个重力相似常数，如η¹_g、η²_g、η³_g、η⁴_g、…ηⁿ_g来进行n组模型试验，其中η¹_g、η²_g、η³_g、η⁴_g、…ηⁿ_g均小于N，且是逐渐增大、逐渐逼近N的； 

步骤3）根据相似理论，当η_g逐渐增大逼近N时，模型应力亦逐渐逼近原型应力，试验的结果也逐渐增大逼近真值，当η_g=N时，试验的结果等于真值。通过模型应力逐渐逼近原型应力的方法拟合外延得到等应力比尺的试验结果。 

2.根据权利要求1所述的地震动力离心模型试验外延分析方法，其特征在于所述步骤1包括设计模型的几何相似比尺的步骤： 

按照式η_l=l_m/l_p=1/N，根据大坝等构筑物的几何尺寸与振动台台面尺寸的大小确定模型的几何相似比尺，其中，l_m为模型长度，l_p为原型长度，η_l是几何相似常数，η_g是重力相似常数，g是重力，l是长度，下标m表示模型，下标p表示原型。N是模型比尺，表示模型缩小的倍数，也表示模型重力加速度增大的倍数。 

3.根据权利要求1所述的地震动力离心模型试验外延分析方法，其特征在于所述步骤2包括以下步骤： 

1）设计重力加速度相似比尺： 

根据离心机振动台的最大工作加速度水平和最大激震能力，确定最大的重力加速度相似比尺η_g，将η_g平均分为n（n≥4）等份，得到η¹_g、η²_g、η³_g、η⁴_g、…ηⁿ_gn个试验的重力加速度相似比尺，ηⁱ_g可按下式计算： 

ηⁱ_g=i·η_g/n 

其中，i=1,2,3,..n； 

2）进行n组离心模型试验。 

按照几何相似比尺为η_l，重力相似比尺分别为η¹_g、η²_g、η³_g、η⁴_g、…ηⁿ_g，进行n组离心模型试验，可得到n组试验的结果。如v₁、v₂、v₃、v₄、…v_n共n组位移，以及n组沉降、n组孔隙水压力、n组应力、n组加速度反应等，见表1： 

表1变比尺离心模型试验设计表 

。

4.根据权利要求1所述的地震动力离心模型试验外延分析方法，其特征在于所述步骤3包括以下步骤： 

1）由模型值求取原型值： 

根据表2的相似准则，把表1中的n组位移、n组沉降、n组孔隙水压力、n组应力、n组加速度反应等物理量的模型值分别推演为原型值； 

表2动力离心模型试验相似准则 

符号 项目 量纲 离心机振动台 L 尺寸 L η_lρ 密度 ML^-3η_ρg 加速度 LT^-2η_gC 模量系数   η_Cσ 应力 ML^-1T^-2η_σ=η_lη_ρη_gE 弹性模量 ML^-1T^-2η_E=η_l^1/2η_ρ^1/2η_g^1/2η_Cc 凝聚力 ML^-1T^-2η_c′=η_lη_ρη_gφ 摩擦角   η_φ′=1 ε 应变   η_ε=η_l^1/2η_ρ^1/2η_g^1/2η_C^-1u 位移 L η_u=η_l^3/2η_ρ^1/2η_g^1/2η_C^-1v 速度 LT^-1η_v=η_l^3/4η_ρ^1/4η_g^3/4η_C^-1/2k 渗透系数 LT^-1η_k=η_l^3/4η_ρ^-3/4η_g^-1/4η_C^-1/2EI 抗弯刚度 ML³T^-2η_EI=η_l^7/2η_ρ^1/2η_g^1/2η_CEA 抗拉(压)刚度 MLT^-2η_EAε=η_l^3/2η_ρ^1/2η_g^1/2η_C

T 时间 T η_T=η_l^3/4η_ρ^1/4η_g^-1/4η_C^-1/2f 频率 T^-1η_f=η_l^-3/4η_ρ^-1/4η_g^1/4η_C^1/2ξ 土体阻尼比   η_ξ=1

2）原型真值的推演分析： 

以逐渐逼近理论为基础，根据重力相等的原则，按照物理量与重力相似比尺的变化关系，通过分析外延的方法，分别导出原型的位移、沉降、加速度反应、孔隙水压力、应力等物理量的最终原型真值，试验组合数n大于等于4。