[发明专利]风-波浪-地震耦合作用下的工程结构混合模拟平台

说明书

本发明公开了风‑波浪‑地震耦合作用下的工程结构混合模拟平台，包括振动台台阵、造波池、反力墙和风洞。振动台台阵位于水下，子振动台为三向六自由度振动台，台面与造波池池底齐平，可实现多子台的同步/异步控制；反力墙位于造波池一侧，可安装作动器配合振动台进行混合试验模拟；造波池内侧设置有造波机群，可根据试验要求在造波池内侧加装消波装置。本发明的优点是：可实现风、波浪的生成以及振动台台阵激励的同步/异步控制，用于模拟试验风荷载、波浪荷载以及地震荷载三种工况单独作用或任意多工况耦合作用下结构的动力响应。

技术领域

本发明专利涉及一种可用于桥梁、高耸结构、海上风电以及海上平台等结构的多灾耦合混合试验模拟平台，涉及结构工程、水利工程和海洋工程。

背景技术

地震模拟振动台试验能够真实地再现地震波，直观的了解结构在地震下的破坏机理。上世纪40年代结构工程首次利用地震模拟振动台来模拟地震作用，60年代以后地震模拟振动台开始被广泛建设，主要分布在日本、中国和美国，其中日本的地震模拟振动台规模最大，数量最多。我国地震模拟振动台的研制始于70年代后期，1997年我国首次建成三向六自由度大型地震模拟振动台，振动台研制进入了世界先进水平。目前国内外现存、在建多灾耦合混合试验平台稀少，且现存试验平台支持的灾害模拟种类较为单一，主要有水下振动台、风浪联合模拟风洞等。

日本京都大学水下振动台和目前世界上最大的水下振动台-日本港湾空港技术研究所水下振动台都设置有水池和三向六自由度水下振动台，可进行港湾设施的抗震性能、地基液化特性研究以及结构抗震与隔震等方面的研究开发，二者均考虑了水下环境对结构抗震的影响，但并未考虑地震与风、波浪(流)的耦合作用；大连理工大学二维水下电液伺服地震模拟系统在前两者的基础上加设了造波装置，考虑了地震与波浪(流)的耦合作用，但其为二维振动台，且仍未考虑风、波浪(流)和地震三者的耦合；河海大学模拟地震水下振动台在大连理工大学二维水下电液伺服地震模拟系统的基础上改用了三向六自由度振动台；天津大学水下地震模拟振动台台阵是世界上首台水下地震模拟振动台台阵系统，并设置有双向造波机群，可实现考虑多点多维强震激励和流固耦合动力效应，美中不足的是其仍未考虑风与波浪(流)、地震的耦合作用。

此外，BLWT-II风洞实验室、香港科技大学风浪联合作用中电风洞试验所、哈尔滨工业大学大气边界层风洞与浪槽联合实验室、美国缅因大学Alfond W2海洋工程实验室以及上海交通大学海洋工程国家重点实验室均具备了实现风浪联合模拟试验的功能，西南交通大学风雨振专用风洞等实现了风雨激振的风雨耦合灾害模拟试验。

近年来我国桥梁、高耸结构、陆上风电、海上风电以及海上平台等结构建设量巨大，迫切需要开展对上述结构性能的试验研究。对于桥梁、高耸结构、陆上风电、海上风电以及海上平台等结构来说，需要考虑风、波浪(流)以及地震作用的耦合，工况复杂，仅靠地震模拟振动台或其他单一工况模拟试验平台难以准确的反应结构在多灾耦合复杂工况下的真实响应，现有多灾耦合模拟平台难以满足试验需求。

发明内容

本发明的目的就是克服现有多灾耦合模拟试验平台的不足，并为此提出了一种可用于桥梁、高耸结构、海上风电以及海上平台等结构的风-波浪-地震耦合作用下的工程结构混合模拟平台，结合了水下地震模拟试验平台以及风浪联合模拟试验平台的优势，从而解决现有多灾耦合模拟试验平台工况单一，无法进行风、波浪、水流、地震耦合作用下工程结构动力响应模拟试验的问题。

总体来说，本发明提供了一种用于风-波浪-地震耦合作用下的工程结构混合模拟平台，包括设置有振动台安装槽的造波池，所述振动台安装槽中设置有台面与造波池底面齐平且密封连接的振动台台阵，所述造波池沿长轴方向一侧设置有反力墙，沿短轴方向一侧上方设置有低速风洞出风口，另一侧设置有地下油源间。

所述造波池内侧设置有造波机，沿造波池的短轴向池壁等间距布置，根据试验需求情况可在短轴另一侧加装消波机，池底设置进水/泄水孔。