基于振动台上的坝体-库水耦合动力模型试验的设计方法_2

文档序号:9260146阅读:来源:国知局
由木条 制成框架、垂直于迎水面方向依次布置四层渔网的消能装置,如图4。该消能装置,吸收动力 试验时远离巧体一端的水箱挡板产生水波回弹效应所产生的能量。
[0044]本发明的有益效果是:本发明理论简单、便于理解,施工工艺简单,无需在模型巧 体与水箱连接处采用专口防漏水装置,本发明能够在实验室准确地测出地震时巧体上游表 所承受的动水压力及上游库水对巧体动力响应所产生的影响。采用内附薄塑料袋的木箱模 拟巧体上游的水库,解决了模型材料及模型巧体与水箱连接处漏水的问题;采用简单的消 能装置解决了试验时远离巧体一端的水箱挡板产生水波回弹效应问题,使有限尺寸的水箱 模拟了无限域水库。
【附图说明】
[0045] 图1为本发明中模型巧体尺寸及测试仪器布置图(单位;cm);
[0046] 图2为本发明中动力试验巧体模型;
[0047] 图3为本发明中模拟无限远水库库尾消能装置示意图;
[0048] 图4为本发明中库尾消能装置示意图;
[0049] 图5为本发明中水压力传感器安装示意图;
[0050] 图6为本发明中试验实例测得模型巧体上游面最大动水压力分布;
[0化1] 图7为本发明中库尾消能装置不含渔网的示意图。
【具体实施方式】
[0化2] 实施例1 ;如图1-6所示,基于振动台上的巧体-库水禪合动力模型试验的设计方 法,所述基于振动台上的巧体-库水禪合动力模型试验的设计方法的具体步骤如下:
[0化3] Stepl、根据原型大巧水工设计图纸和振动台几何尺寸及承载能力,运用相似理论 设计出二维模型巧体巧段的各部位几何尺寸及各个相关监测设备的布置方案,见图1 ; [0化4] St巧2、根据相似比尺理论及步骤Stepl中设计的原模型巧体几何比尺,确定模型 材料所需要具备的密度、弹性模量及泊松比等主要物理力学参数,W此来确定仿真模型材 料的配比和养护龄期;
[0化5] Step3、利用预制好的模型巧体钢模具,在振动台上采用步骤Step2中确定的仿真 模型材料诱筑步骤Stepl中设计的巧体模型,并在诱筑模型巧体过程中根据步骤Stepl中 设计的各个相关监测设备的布置方案(如图1)来预埋各测试仪器;记录好模型诱筑完成时 间,预算出养护龄期、拆模时间及振动试验时间,拆模后的动力试验巧体模型,如图2 ;
[0化6] Step4、巧体模型初凝拆模后,将水库的模拟装置,采用水箱,吊装至模型巧体上游 侦U,靠巧体侧水箱的侧壁被取消后W模型巧体挡水时,要保证水箱内隔水塑料袋与模型巧 体上游面紧密接触,W保证水箱内水体能够模拟出原型巧体上游库水的作用;
[0化7] steps、在水箱内远离模型巧体的一端放置一个模拟无限远水库库尾消能装置,如 图1,用于避免地震动力试验时远离巧体一端的水箱壁产生水波回弹效应;
[0化引 Step6、模型巧体和模拟水库装置的水箱组装完毕之后,对模型巧体上游迎水面的 塑料薄膜穿孔,使布置于模型巧体上游表面的水压力传感器的测压膜片与水箱中的水体充 分接触,W便测得不同试验工况下模型巧体不同部位的压力值,如图5 ;
[0化9] Step7、各个试验测试仪器设备安装、连接完毕之后,开始模型巧体地震动力模拟 试验,先进行空库振动试验,再向水箱中注满水,进行满库工况下的地震动力模型试验;现。 得模型巧体上游面动水压力、关键部位应变、沿巧体高程时程加速度及位移等关键数据。
[0060] 所述步骤St巧2中,采用由河砂、矿石粉、水及水泥制成的低弹模、低强度的模型 材料来制作巧体模型,用于满足模型试验的相似比尺要求,在材料中添加铅粉配重用于满 足模型密度比尺要求。
[0061] 所述步骤Step4中,模型巧体与上游水库即水箱采用软件连接方式模拟,使得地 震动力试验时使巧体-库水系统禪合起来,模拟出地震时上游库水对巧体的相互作用。
[0062] 所述步骤steps中,所述库尾消能装置是由木条做成框架,迎水面方向依次布置 四层渔网,如图4所示,振动试验时箱内水体震荡产生的水波会被该四层效能网吸收,用于 解决振动试验过程中水波在水箱远端挡板回弹效应,模拟了无限远库水效应。
[0063] 所述Step6中,为使预埋在模型巧体上游表面的水压力传感器能够准确测得数 据,则对附在巧体上游表面的塑料薄膜穿孔并用螺丝固定,加橡皮垫W防漏水,如图5所 /J、- 〇
[0064] 实施例2 ;如图1-6所示,基于振动台上的巧体-库水禪合动力模型试验的设计方 法,所述基于振动台上的巧体-库水禪合动力模型试验的设计方法的具体步骤如下:
[00化]Stepl、根据原型大巧水工设计图纸和振动台几何尺寸及承载能力,运用相似理论 设计出二维模型巧体巧段的各部位几何尺寸及各个相关监测设备的布置方案,见图1;
[0066] St巧2、根据相似比尺理论及步骤St巧1中设计的原模型巧体几何比尺,确定模型 材料所需要具备的密度、弹性模量及泊松比等主要物理力学参数,W此来确定仿真模型材 料的配比和养护龄期;
[0067]Step3、利用预制好的模型巧体钢模具,在振动台上采用步骤Step2中确定的仿真 模型材料诱筑步骤Stepl中设计的巧体模型,并在诱筑模型巧体过程中根据步骤Stepl中 设计的各个相关监测设备的布置方案(如图1)来预埋各测试仪器;记录好模型诱筑完成时 间,预算出养护龄期、拆模时间及振动试验时间,拆模后的动力试验巧体模型,如图2 ;
[0068] Step4、巧体模型初凝拆模后,将水库的模拟装置,采用水箱,吊装至模型巧体上游 侦U,靠巧体侧水箱的侧壁被取消后W模型巧体挡水时,要保证水箱内隔水塑料袋与模型巧 体上游面紧密接触,W保证水箱内水体能够模拟出原型巧体上游库水的作用;
[0069] steps、在水箱内远离模型巧体的一端放置一个模拟无限远水库库尾消能装置,如 图1,用于避免地震动力试验时远离巧体一端的水箱壁产生水波回弹效应;
[0070] Step6、模型巧体和模拟水库装置的水箱组装完毕之后,对模型巧体上游迎水面的 塑料薄膜穿孔,使布置于模型巧体上游表面的水压力传感器的测压膜片与水箱中的水体充 分接触,W便测得不同试验工况下模型巧体不同部位的压力值,如图5 ;
[0071] Step7、各个试验测试仪器设备安装、连接完毕之后,开始模型巧体地震动力模拟 试验,先进行空库振动试验,再向水箱中注满水,进行满库工况下的地震动力模型试验;现。 得模型巧体上游面动水压力、关键部位应变、沿巧体高程时程加速度及位移等关键数据。
[0072] 所述步骤St巧2中,采用由河砂、矿石粉、水及水泥制成的低弹模、低强度的模型 材料来制作巧体模型,用于满足模型试验的相似比尺要求,在材料中添加铅粉配重用于满 足模型密度比尺要求。
[0073] 所述步骤Step4中,模型巧体与上游水库即水箱采用软件连接方式模拟,使得地 震动力试验时使巧体-库水系统禪合起来,模拟出地震时上游库水对巧体的相互作用。
[0074] 所述步骤steps中,所述库尾消能装置是由木条做成框架,迎水面方向依次布置 四层渔网,如图4所示,振动试验时箱内水体震荡产生的水波会被该四层效能网吸收,用于 解决振动试验过程中水波在水箱远端挡板回弹效应,模拟了无限远库水效应。
[0075] 所述Step6中,为使预埋在模型巧体上游表面的水压力传感器能够准确测得数 据,则对附在巧体上游表面的塑料薄膜穿孔并用螺丝固定,加橡皮垫W防漏水,如图5所 /J、- 〇
[0076] 所述步骤St巧2中,根据原型与模型几何比尺确定模型材料的物理力学参数比尺 方法如下:
[0077]线弹性条件下,根据弹性力学中的几何方程物体受荷变形时满足应变e、位移U 及物体尺寸1的关系为e=u/1,所W原型与模型的几何比尺要满足:
[007引入u=入e/入1 (1)
[0079] 因为应变e为无量纲的,原型与模型要保证严格几何相似,那么就要使A。= 1, 可导出入U二入1。
[0080] 另由弹性力学物理方程0 =De可知原、模型材料的弹模E、泊松比y、应变e 及应力0的相似比尺应满足:
[0081] 人,=1 (2)
[008引入。二入E入E 0)
[0083] 结构受荷一般为面力P,集中力F,力矩M,由物体应力表示面力的边界条件关系; Pi= 0 沖(1,j= 1,2, 3
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1