[发明专利]一种大型振动台基础振动控制方法

说明书

本发明提供了一种大型振动台基础振动控制方法，包括：S101、获取大型振动台功能需求及振动性能参数资料，S102、确定基础选型以及控制目标值；S103、根据大型振动台最大加速度值确定基础质量指标；S104、判断S102中的基础质量是否满足上述S103中的指标值，如果不满足，则在S102中的基础周围形成外延部分；S105、判断基于S104的整体联合基础是否满足S103目标值，如果不满足则利用外延部分的地下室内部空间填充配重材料；S106、进行基础动力初步分析；如果不满足则采用桩基础；以及S107、基于振动台作动器力谱进行基础动力分析，直至满足S102目标值要求。

技术领域

本发明涉及土木工程领域，特别是涉及一种大型振动试验台基础振动控制方法。

背景技术

大型振动台，特别是特大型地震模拟振动试验台，是一种台面尺寸大、试验负荷高、激振加速度大、运动位移及工作频率范围宽的动力设备，可用于建筑工程、桥梁、水利、核电、仓储等大型建(构)筑物的大比尺地震模拟试验研究，对地震科学的研究、减轻灾害风险的能力、实现工程领域的重大突破和发展，具有重大意义。振动台基础作为一类特殊的动力机器基础，其动力特性受基组参振质量、地基刚度及阻尼的影响，在振动台作动器反力作用下会产生振动，尤其对于中软土场地的大型振动台，振动效应明显，尤其低频共振的振动响应更为显著。大型振动台，运行状态下容易对现场工作人员健康、实验室结构安全及周边环境造成较大影响。现有国家规范标准仅适用于作动器出力不大于500kN的中小型振动台，针对大型振动台基础振动控制的研究应用较少，特别是对于台面尺寸10mx10m及以上的超大型振动台，作动器出力达2000kN以上，对振动台基础振动输出的控制指标、基础振动的分析控制方法都非常缺乏。

因此，需要新的技术方法，以至少部分解决现有技术中存在的不足。

发明内容

为了克服现有大型振动台基础振动控制方法的不足，本发明的发明人进行了深入的研究，发现需要从下面几个方面采取综合措施，才能达到科学合理的控制目标。

第一，需要根据振动台基础的振动特性，制定科学合理的振动控制目标值。

大型振动台，特别是用于大型地震模拟振动试验台，其功能特性具有台面尺寸大、承载能力强、振动频率宽的特点，振动频率一般从零点几赫兹到几十赫兹。同样的振动加速度峰值，不同的频率振动台基础振动反应差别很大，如同样的振动位移，高频时对结构的破坏性更大，人体感受更强烈。传统的振动台基础振动控制未根据频率特性指标控制是不科学的。根据运动学基本原理，不同频率f的振动及其与最大位移x_m、最大速度v_m、最大加速度a_m的对应关系，

a_m＝2πfv_m＝4π²f²x_m

上式可看出，最大位移、速度、加速度和振动频率之间关系，振动频率确定前提下，控制最大位移、速度、加速度其中任一项，就可确定其他两项。同样的振动加速度，高频振动比低频振动应该更加严格的控制位移，低频振动位移可适当放宽。低频振动控制住了位移，也就控制住了最大加速度，高频时控制住了加速度，必然控制住了最大位移。从工程实际出发，低频振动限制最大位移x_m，高频时限制最大加速度a_m，中频控制振动最大速度v_m的基础振动控制目标值，更为科学合理。

第二，根据场地环境及振动台基础的振动输出特性，确定基组振动质量、地基刚度、基组阻尼更有效的针对性的振动控制措施。

从简谐振动力学平衡方程可知：

[M]{y″}+[C]{y′}+[K]{y}＝{Fsinθt}