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土木工程结构抗震混合试验关键技术与应用
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TU352.11
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该成果属于土木建筑工程其他学科的结构抗震试验领域。子结构混合试验是研究大型复杂结构抗震性能的最经济并行之有效的方法,也是当今土木工程结构试验界的发展趋势。然而该方法存在以下技术瓶颈:(1)多个子结构试验难以在本地实验室协同完成;(2)引入大型有限元方法替代简单计算模型带来系统协调和耦合问题;(3)部分大型结构(如底部大开间结构等)的抗震研究更希望将子结构试验和振动台试验相结合。十余年来,该科研团队通过建立抗震混合试验理论,突破了上述技术瓶颈,在工程结构抗震性能评估中进行了应用。 主要创新有: 1.提出基于多尺度有限元协同分析的结构抗震混合试验方法,建立了本地实验室和异地实验室互联网协同混合试验方法。建立了基于MTS-OpenFresco-MATLAB/ABAQUS平台的抗震混合试验系统,开发了CSIC和Dspace-Scramnet两种接口,将多种物理试验单元嵌入有限元软件中;将多尺度分析方法引入到抗震混合试验,提出一种集成试验单元的多尺度混合模型构建方法,利用多点约束法有效地实现了不同尺度单元间的边界变形协调。在国内率先实现了多种结构体系的抗震混合试验,与整体结构模型试验相比,大大降低了抗震试验的成本;实现了异地实验室互联网协同共享,减少大型设备集中投入,参与了国内首个四校国际协作分布式桥梁结构网络协同示范性拟动力试验,为大型复杂结构反应分析提供了一种新的研究方法。 2.在国内率先解决了子结构振动台混合试验的关键技术,提出了子结构振动台混合试验的加载控制方法和边界条件模拟方法。研究成果可为国内大型地震模拟振动台试验工程应用及振动台建设提供参考;提出一种基于子结构振动台试验的近似模拟高层建筑长周期地震反应改进方法,提出输入地震动加速度的修正方法,拓展了现有小型振动台的试验能力。 3.解决了大刚度多自由度结构力控制、多自由度非线性等效力控制方法关键技术问题,开发了基于混合编程控制的多自由度结构拟动力试验系统,实现了多自由度足尺模型拟动力试验,实现了四个作动器非线性精确加载控制。将成果应用于一栋三层底框配筋砌块短肢砌体剪力墙结构足尺模型和一栋三层预制钢筋混凝土结构足尺模型,准确获得了结构的抗震性能,有力地推动了配筋砌体结构的发展,该结构体系在全国多地进行了大量的工程应用,取得了良好的经济效益和社会效益。 该项目有力地推动了抗震试验理论与技术的发展,使大型复杂结构抗震试验成为可能。项目组成员连续获得国家自然科学基金重大研究计划、重点项目、国际合作项目、面上项目、青年基金项目、江苏省高校自然科学基金重大项目、教育部博士点基金等资助共14项,总经费近600万元;发表SCI/EI检索论文23篇、中文核心论文200余篇,参编国家行业标准《建筑抗震试验规程》,获准发明专利4项。结合中国地震动参数区划图修改,江苏设防烈度有所提高,为抗震试验研究提供技术支持,辐射江苏省乃至全国。
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