[发明专利]一种动力响应时空重构装置

说明书

本发明提供一种动力响应时空重构装置，所述动力响应时空重构装置用于整个动力试验过程的数据采集、处理以及最终数据处理结果的可视化展示和重现，所述动力响应时空重构装置包括试验数据采集模块、试验数据时空重构模块、试验数据管理与存储模块；所述试验数据时空重构模块用于将采集到的动力响应原始数据直接经过一步实时处理分析得到最终数据处理结果并进行可视化展示和重现，所述的可视化展示和重现是指一个时间点或者多个连续的时间点采集到的所有数据的处理结果、和/或按照一定的时间和空间顺序对采集到的所有时间点的所有数据的处理结果进行可视化展示和重现。本发明可以同步处理大规模数据，指导试验过程，提高试验人员的数据处理效率。

技术领域

本发明涉及土木工程领域，尤其涉及一种动力响应时空重构装置。

背景技术

在土木工程领域，人们通常采用观测和预测手段来认识土木工程对象的行为，判断它的服役性能和安全性，并做出相应的对策。观测，主要是原型观测，它是通过在竣工后的工程结构物中埋设测量元件，直接获取工程结构工作性状的信息，这种研究是一种事后研究，不能事先对工程结构的设计进行指导。预测分为两种，一种手段是数值分析(numericalanalysis)，另一种手段就是物理模拟(physical modelling)技术，物理模拟可以根据相似律和原型工况(例如，真实的建筑物情况)来合理地设定和控制模型边界条件，模拟假想的设计荷载受力条件，从而预测或再现多种因素组合情况下工程结构的力学响应和工作性状，甚至模拟其破坏的全过程，物理模拟所得的信息具有超前性，能够充分地为设计提供技术依据或信息，也可以用来验证数值分析的成果。

目前常用的土工物理模拟的方法主要有：小比例尺模型试验、大比例尺模型试验、校准筒试验、振动台试验等。在岩土地震工程领域中，振动台试验是最常见的试验方式，将布满传感器的土工建构筑物(高坝、高陡边坡、软弱地基、地铁车站、隧道、地下综合管廊、城市建筑群、核电站等)模型放置在振动台上，通过振动台输出地震动，传感器记录土工建构筑物在振动过程中的响应，后续对传感器记录的大量数据进行分析处理以综合评价土工建构筑物的地震响应特征。其中，振动台试验可分为常重力振动台试验和超重力振动台试验。超重力振动台试验是通过离心机进行的一种模拟试验，将缩小尺寸的土工模型置于高速旋转的离心机中，让模型承受大于重力加速度的作用，补偿因模型缩尺带来的土工构筑物的自重应力损失。当离心机产生100g的超重力场时，1m尺度的土体就能等效原型100m尺度的场地岩土体，历时1s的高频激振复现100s持时的实际地震动。

当然，振动台试验仅仅是土木工程中常见的一种动力试验类型，像盾构的掘进试验、高坝的溃坝试验、边坡的滑坡试验、海洋风电的波浪试验、高铁路基的振动试验等都属于动力试验的范畴。对上述动力试验进行分析可以发现，由机械装置产生的动力时间比较短，并且如果这些机械装置放于超重力离心机中进行动力试验，离心机的缩时效应这种动力时间会更短(与超重力倍数成反比)。通常在动力试验过程中会布置大量的传感器进行监测，由传感器进行动力响应原始数据的动态采集，将采集到的动力响应原始数据进行多个步骤的处理，得到数据处理结果，所述的数据处理结果可以通过二维图表(例如，X-Y平面图，excel表格)进行展示。

以岩土地震工程中的超重力振动台试验为例，单次振动的时间不超过3秒，用于记录动力响应原始数据的传感器分辨率非常高，对响应数据非常灵敏，单位时间内传感器获取的数据量非常庞大，一个传感器1秒钟记录的数据高达上千甚至上万个，一次超重力振动台试验通常需要数十甚至上百个传感器，因此所有传感器累加测得的数据量就非常庞大，并且这些传感器测得的响应数据需要交叉分析才能得到最终响应分析结果，一次超重力振动台试验需要进行数十种数据分析，数据分析量大、复杂程度高。