[發明專利]一種動力響應時空重構裝置

有效

• 申請號: 201810770421.0
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN108982810B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 周燕國;夏鵬;劉凱;汪玉冰;陳云敏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01D21/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發明提供一種動力響應時空重構裝置，所述動力響應時空重構裝置用于整個動力試驗過程的數據采集、處理以及最終數據處理結果的可視化展示和重現，所述動力響應時空重構裝置包括試驗數據采集模塊、試驗數據時空重構模塊、試驗數據管理與存儲模塊；所述試驗數據時空重構模塊用于將采集到的動力響應原始數據直接經過一步實時處理分析得到最終數據處理結果并進行可視化展示和重現，所述的可視化展示和重現是指一個時間點或者多個連續的時間點采集到的所有數據的處理結果、和/或按照一定的時間和空間順序對采集到的所有時間點的所有數據的處理結果進行可視化展示和重現。本發明可以同步處理大規模數據，指導試驗過程，提高試驗人員的數據處理效率。

技術領域

本發明涉及土木工程領域，尤其涉及一種動力響應時空重構裝置。

背景技術

在土木工程領域，人們通常采用觀測和預測手段來認識土木工程對象的行為，判斷它的服役性能和安全性，并做出相應的對策。觀測，主要是原型觀測，它是通過在竣工后的工程結構物中埋設測量元件，直接獲取工程結構工作性狀的信息，這種研究是一種事后研究，不能事先對工程結構的設計進行指導。預測分為兩種，一種手段是數值分析(numericalanalysis)，另一種手段就是物理模擬(physical modelling)技術，物理模擬可以根據相似律和原型工況(例如，真實的建筑物情況)來合理地設定和控制模型邊界條件，模擬假想的設計荷載受力條件，從而預測或再現多種因素組合情況下工程結構的力學響應和工作性狀，甚至模擬其破壞的全過程，物理模擬所得的信息具有超前性，能夠充分地為設計提供技術依據或信息，也可以用來驗證數值分析的成果。

目前常用的土工物理模擬的方法主要有：小比例尺模型試驗、大比例尺模型試驗、校準筒試驗、振動臺試驗等。在巖土地震工程領域中，振動臺試驗是最常見的試驗方式，將布滿傳感器的土工建構筑物(高壩、高陡邊坡、軟弱地基、地鐵車站、隧道、地下綜合管廊、城市建筑群、核電站等)模型放置在振動臺上，通過振動臺輸出地震動，傳感器記錄土工建構筑物在振動過程中的響應，后續對傳感器記錄的大量數據進行分析處理以綜合評價土工建構筑物的地震響應特征。其中，振動臺試驗可分為常重力振動臺試驗和超重力振動臺試驗。超重力振動臺試驗是通過離心機進行的一種模擬試驗，將縮小尺寸的土工模型置于高速旋轉的離心機中，讓模型承受大于重力加速度的作用，補償因模型縮尺帶來的土工構筑物的自重應力損失。當離心機產生100g的超重力場時，1m尺度的土體就能等效原型100m尺度的場地巖土體，歷時1s的高頻激振復現100s持時的實際地震動。

當然，振動臺試驗僅僅是土木工程中常見的一種動力試驗類型，像盾構的掘進試驗、高壩的潰壩試驗、邊坡的滑坡試驗、海洋風電的波浪試驗、高鐵路基的振動試驗等都屬于動力試驗的范疇。對上述動力試驗進行分析可以發現，由機械裝置產生的動力時間比較短，并且如果這些機械裝置放于超重力離心機中進行動力試驗，離心機的縮時效應這種動力時間會更短(與超重力倍數成反比)。通常在動力試驗過程中會布置大量的傳感器進行監測，由傳感器進行動力響應原始數據的動態采集，將采集到的動力響應原始數據進行多個步驟的處理，得到數據處理結果，所述的數據處理結果可以通過二維圖表(例如，X-Y平面圖，excel表格)進行展示。

以巖土地震工程中的超重力振動臺試驗為例，單次振動的時間不超過3秒，用于記錄動力響應原始數據的傳感器分辨率非常高，對響應數據非常靈敏，單位時間內傳感器獲取的數據量非常龐大，一個傳感器1秒鐘記錄的數據高達上千甚至上萬個，一次超重力振動臺試驗通常需要數十甚至上百個傳感器，因此所有傳感器累加測得的數據量就非常龐大，并且這些傳感器測得的響應數據需要交叉分析才能得到最終響應分析結果，一次超重力振動臺試驗需要進行數十種數據分析，數據分析量大、復雜程度高。