[發明專利]一種動三軸試驗實際地震荷載施加方法及系統

在審

• 申請號: 201910651032.0
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110348160A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 高盟;高運昌;彭曉東
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種動三軸試驗實際地震荷載施加方法及系統，包括：根據試樣材料的密度、壓縮模量和泊松比參數確定試樣材料的體積模量和剪切模量；計算真實地震波的在試樣材料中傳播的橫波波速和縱波波速；計算地震波的速度；確定真實地震波施加在試樣材料上的切向應力和法向應力；將計算的切向應力和法向應力施加到動三軸試驗儀器中進行真實地震波荷載下的動力試驗。本發明有益效果：利用試樣材料參數和真實地震波地震加速度得到地震波在試樣材料中的傳播速度，進而得到真實地震波在試樣材料中傳播產生的應力，從而將地震波加速度時程轉化為應力時程，實現通過應力輸入的方式施加到動三軸試驗儀器中進行真實地震波荷載下的動力試驗。

技術領域

本發明涉及土動力學動三軸試驗技術領域，尤其涉及一種動三軸試驗實際地震荷載施加方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

地震產生的能量以地震波的形式通過巖土介質由地基土傳遞到上部結構而導致建(構)筑物倒塌和損壞，造成人員傷亡和大量財產損失。因此，為保證地震發生時，建(構)筑物的安全，須對建(構)筑物進行抗震設計。

掌握地基土在地震荷載下的力學行為，獲取地基土的動力學參數是建(構)筑物抗震設計的關鍵。而動三軸試驗是研究地基土動力特性，獲取其動力學參數的一種重要試驗手段。但是，發明人發現，現有的動三軸試驗系統多以循環正弦波近似模擬地震荷載，與實際地震荷載有較大差別，使獲取的土動力學參數(抗震設計參數)與實際地震荷載作用下的參數有較大誤差，影響建(構)筑物的抗震設計結果。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種動三軸試驗實際地震荷載施加方法及系統，將地震局地震監測儀所采集到的地震加速度時程數據轉化為應力時程，輸入到動三軸試驗系統，以實現動三軸試驗實際地震荷載的施加，克服了現有室內動三軸儀試驗時地震荷載以正弦波代替的缺陷，提高了室內動三軸試驗的精度。

在一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種動三軸試驗實際地震荷載施加方法，包括：

根據試樣材料的密度、壓縮模量和泊松比參數確定試樣材料的體積模量和剪切模量；

根據確定的體積模量和剪切模量計算真實地震波的在試樣材料中傳播的橫波波速和縱波波速；

根據真實地震波加速度時程計算地震波的速度；

根據地震波的速度、地震波的在試樣材料中傳播的橫波波速和縱波波速確定真實地震波施加在試樣材料上的切向應力和法向應力；

將計算的切向應力和法向應力施加到動三軸試驗儀器中進行真實地震波荷載下的動力試驗。

其中，加速度時程指的是加速度隨時間變化的關系曲線，即坐標軸的縱坐標為加速度，橫坐標為時間。

應力時程指的是應力隨時間變化的關系曲線，即坐標軸的縱坐標為應力，橫坐標為時間。

在另一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種動三軸試驗實際地震荷載施加系統，包括：

用于根據試樣材料的密度、壓縮模量和泊松比參數確定試樣材料的體積模量和剪切模量的模塊；

用于根據確定的體積模量和剪切模量計算真實地震波的在試樣材料中傳播的橫波波速和縱波波速的模塊；

用于根據真實地震波加速度時程計算地震波的速度的模塊；

用于根據地震波的速度、地震波的在試樣材料中傳播的橫波波速和縱波波速確定真實地震波施加在試樣材料上的切向應力和法向應力的模塊；

用于將計算的切向應力和法向應力施加到動三軸試驗儀器中進行真實地震波荷載下的動力試驗的模塊。