[发明专利]基于振动台上的坝体‑库水耦合动力模型试验的设计方法

权利要求书

1.基于振动台上的坝体-库水耦合动力模型试验的设计方法，其特征在于：所述基于振动台上的坝体-库水耦合动力模型试验的设计方法的具体步骤如下：

Step1、根据原型坝体水工设计图纸和振动台几何尺寸及承载能力，运用相似理论设计出模型坝体坝段的各部位几何尺寸及各个相关监测设备的布置方案；

Step2、根据相似比尺理论及步骤Step1中设计的模型坝体几何尺寸，确定模型材料所需要具备的密度、弹性模量及泊松比，以此来确定仿真模型材料的配比和养护龄期；

Step3、利用预制好的模型坝体钢模具，在振动台上采用步骤Step2中确定的仿真模型材料浇筑步骤Step1中设计的模型坝体，并在浇筑模型坝体过程中根据步骤Step1中设计的各个相关监测设备的布置方案来预埋各测试仪器；记录好模型浇筑完成时间，预算出养护龄期、拆模时间及振动试验时间；

Step4、模型坝体初凝拆模后，将水库的模拟装置，采用水箱，吊装至模型坝体上游侧，靠坝体侧水箱的侧壁被取消后以模型坝体挡水时，要保证水箱内隔水塑料袋与模型坝体上游面紧密接触，以保证水箱内水体能够模拟出原型坝体上游库水的作用；

Step5、在水箱内远离模型坝体的一端放置一个模拟无限远水库库尾消能装置，用于避免地震动力模拟试验时远离坝体一端的水箱壁产生水波回弹效应；

Step6、模型坝体和水库的模拟装置水箱组装完毕之后，对模型坝体上游迎水面的塑料薄膜穿孔，使布置于模型坝体上游表面的水压力传感器的测压膜片与水箱中的水体充分接触，以便测得不同试验工况下模型坝体不同部位的压力值；

Step7、各个试验测试仪器设备安装、连接完毕之后，开始模型坝体地震动力模拟试验，先进行空库振动试验，再向水箱中注满水，进行满库工况下的地震动力模拟试验；测得模型坝体上游面动水压力、关键部位应变、沿坝体高程时程加速度及位移等关键数据；

所述Step6中，为使预埋在模型坝体上游表面的水压力传感器能够准确测得数据，则对附在坝体上游表面的塑料薄膜穿孔并用螺母对塑料薄膜进行固定，加橡皮垫以防漏水。

2.根据权利要求1所述的基于振动台上的坝体-库水耦合动力模型试验的设计方法，其特征在于：所述步骤Step2中，采用由河砂、矿石粉、水及水泥制成的低弹模、低强度的模型材料来制作模型坝体，用于满足模型试验的相似比尺要求，在材料中添加铅粉配重用于满足模型密度比尺要求。

3.根据权利要求1所述的基于振动台上的坝体-库水耦合动力模型试验的设计方法，其特征在于：所述步骤Step4中，模型坝体与上游水库即水箱采用软件连接方式模拟，使得地震动力模拟试验时使坝体-库水系统耦合起来，模拟出地震时上游库水和坝体的相互作用。

4.根据权利要求1所述的基于振动台上的坝体-库水耦合动力模型试验的设计方法，其特征在于：所述步骤Step5中，所述库尾消能装置是由木条做成框架，迎水面方向依次布置四层渔网，振动试验时箱内水体震荡产生的水波会被这四层效能网吸收，用于解决振动试验过程中水波在水箱远端挡板回弹效应，模拟了无限远库水效应。