大型土木工程试验系统隔振设计与分析

摘要

近些年，土木工程抗震试验方法的快速发展对土木工程试验设备提出了新的要求，各种大型多功能土木工程试验机、振动台的需求和应用越来越多，加载能力越来越完备。这些设备的动力加载能力不断增强，由此带来的振动问题逐步受到了人们的关注，也为多功能试验机的隔振设计提出了新的要求。隔振与耗能减振是解决结构振动问题的重要方法。当前，隔振与耗能减振广泛应用于建筑、工业等领域，但在大型土木工程试验设备上的系统研究和应用依然较少。本文对两类常见的土木工程试验设备——多功能试验机和地震模拟振动台进行了详细的隔振设计与分析，考虑了试验机振动对周边建筑结构的影响，总结了适用于大型试验设备的隔振设计方法。本文主要研究内容和结论如下：
　　（1）本文以某大型多功能试验机为研究对象，归纳了工业设备的隔振设计的思路和方法。基于该方法对大型多功能试验机进行了隔振设计，考虑了超大吨位土木工程试验机中齿的碰撞这类特殊问题对隔振效果的影响，并通过简化模型分析验证了该大型多功能试验机隔振设计的有效性。
　　（2）鉴于大吨位试验机隔振案例较少，本文对某大型多功能试验机进行了详细的隔振设计，包括支座的选型、布置等。通过试验机及其隔振系统的有限元模型分析了试验机在不同工况下的动力反应，验证了隔振设计的合理性。此外，本文还进行了试验机的地震反应时程分析，研究了隔振结构在地震作用下的变形，研究结果表明该体系不仅具有较好的隔振性能，还具备一定的抗震能力，满足“小震不坏”的抗震设防要求。
　　（3）本文针对某三轴六自由度振动台提出了基于空气弹簧的详细隔振设计方案，分析了拍波、扫频、模拟地震动以及共振四种工况下振动台及动基础的反应。研究结果表明空气弹簧的隔振效果明显，即使在共振这一最不利工况下仍可保证振动台自身系统的安全，是结构的低频振动控制的重要技术手段。
　　（4）试验设备产生的振动可能影响周边环境，在周边建筑结构上产生二次振动，而周边建筑舒适度要求应作为试验机隔振设计的一个重要目标。针对这一问题，本文通过建立周边建筑结构的有限元模型分析了周边建筑结构的振动反应。分析结果表明试验设备隔振后对周边结构的影响较小，可满足我国规范关于舒适度的要求。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 大型土木工程试验机的隔振设计方法

2.1 引言

2.2 一般工业设备的隔振设计方法

2.3 大型试验设备的隔振设计方法

2.4 大型土木工程试验机的碰撞问题

2.5 本章小结

第3章 多功能试验机的隔振设计与有限元分析

3.1引言

3.2 多功能试验机隔振设计概述

3.3 隔振支座选型与布置

3.5 有限元模型计算与分析

3.6 本章小结

第4章 三轴六自由度振动台的隔振设计

4.1引言

4.2 振动台隔振设计概述

4.3 振动台工况验算

4.4 本章小结

第5章 大型土木工程试验系统周边建筑结构的振动分析与评估

5.1 引言

5.2 周边结构振动分析

5.3 结构舒适度评价

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢