[发明专利]一种用于跨断层地震波的地震模拟振动台试验控制方法

说明书

本发明公开了一种用于跨断层地震波的地震模拟振动台试验控制方法，将跨断层地震波动力部分和拟静力部分采用滤波的方法进行分离，将高频加速度输入系统获得高频位移驱动信号，在此基础上叠加低频拟静力位移时程，从而获得宽频位移驱动信号，并将其输入振动台控制系统，实现对振动台的控制，完成跨断层地震波的振动台试验模拟。本发明兼顾了跨断层地震波加速度与拟静力位移两个方面的要求，能够实现跨断层地震波的地震模拟振动台精确再现。

技术领域

本发明涉及一种地震模拟振动台试验控制方法，特别是一种针对跨地震断层破裂带结构的地震模拟振动台试验方法，属于建筑结构抗震试验技术领域。

背景技术

跨断层地震动区别于普通的地震动主要有两个方面：第一，断层两侧地面运动差异性较大，即跨断层地震动是一种非一致激励，并且这种非一致激励激振点之间的差异性有别于行波效应、场地效应等传统意义上的非一致激励，在地震波的强度、波形及频谱等方面均有较大差异。第二，断层破裂带两侧地面永久位移，这种地面永久位移由地震断层错动所致，在位移时程上表现为强震之后平行于时间轴的平台段，即跨断层地震动的激振点之间会产生准静态相对位移。桥梁、隧道以及管线等长线形结构在跨断层地震动作用下将遭受到两个方面的威胁：强震引起的结构惯性力效应以及地面永久位移对结构产生的强迫变形。

常规的地震模拟振动台试验地震波输入控制方法通常采用直接输入加速度时程或者直接输入位移时程，通过系统矩阵计算出位移驱动信号并输入地震模拟振动台控制系统即可实现地震波的高精度再现。然而，上述方法无法有效实现跨断层地震波的振动台试验模拟。如果采用直接输入加速度时程的方法，则由于振动台工作频率的原因，准静态地面永久位移的模拟将无法实现；如果采用直接输入位移时程的方法，则模拟的加速度会产生较大误差，通常无法达到精度要求。为了实现跨断层地震波的振动台试验模拟，需要一种能够同时兼顾加速度和位移两方面要求的振动台试验控制方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种能模拟跨断层地震动复杂运动特征的振动台台阵试验控制方法，特别适用于桥梁、隧道以及管线等结构或构筑物在考虑跨越断层地表破裂带情况时的地震模拟振动台试验。该方法可以避免常规地震模拟振动台试验控制方法用于跨断层结构振动台试验时的缺陷，能够同时兼顾跨断层地震波加速度与位移两方面的要求。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种用于跨断层地震波的地震模拟振动台试验控制方法，其通过滤波将跨断层地震波进行高、低频分离，将高频加速度输入系统获得高频位移驱动信号，在此基础上叠加低频准静态位移时程，从而获得宽频位移驱动信号并控制振动台，实现跨断层地震波的地震模拟振动台模拟。

主要包括以下步骤：

步骤1、准备一组跨断层地震波，根据试验要求进行必要的处理，生成基准波；

步骤2、对基准波进行滤波，获得高频加速度信号和低频位移信号；

步骤3、对基准波高频加速度信号进行调幅，并输入系统计算位移驱动信号，获得高频位移驱动信号；

步骤4、对基准波的低频位移信号进行调幅，获得目标低频位移时程；

步骤5、将高频位移驱动信号与低频目标位移时程进行叠加，生成宽频位移驱动信号；

步骤6、通过宽频位移驱动信号实现对振动台的控制，完成试验。

所述步骤1具体为：准备一组跨断层地震波，根据试验要求对其进行时间缩尺、信号重采样等准备工作，必要时对其位移时程末尾归零，从而生成基准波（包括加速度时程和位移时程）；

所述步骤2具体为：对基准波加速度时程进行高通滤波，对基准波位移时程进行低通滤波，获得基准波的高频加速度信号和低频位移信号，根据经验，截止频率可以取0.5Hz；