基于MTS-NetSLab系統(tǒng)的多跨橋抗震混合試驗方法研究.pdf

1、混合試驗源于子結構擬動力試驗，是一種集物理試驗與數值模擬于一體的先進抗震試驗方法，可以對結構進行類似于有限元的精細化計算分析，借助于互聯(lián)網技術可以形成功能強大的“網絡協(xié)同混合試驗方法”，此方法是目前國際土木工程學術界的熱點前沿課題，國內外多個研究機構已經對此進行了相應的基礎性研究。
　　基于實驗室現(xiàn)有的試驗資源和計算資源，本文針對混合試驗方法的基本理論及其在多跨橋中的應用展開研究，主要內容如下：
　　1.與傳統(tǒng)的子結構擬動力

2、試驗方法相比較，指出混合試驗方法的最大優(yōu)勢在于模型中集成了多個非線性試驗單元，從而可以對結構進行更為精細化的整體分析而非單獨的構件分析，并且可以基于互聯(lián)網技術將異地分布的多個結構實驗室連接起來協(xié)作進行大比例或足尺結構試驗，從而共同開展更為復雜結構的抗震試驗研究。
　　2.針對土木工程中廣泛應用的MTS結構試驗系統(tǒng)，基于FlexTest GT控制器及MTS793系列控制軟件，提出了一種基于內部命令控制的混合試驗方法，利用VB_COM

3、接口程序控制輸入輸出，實現(xiàn)對GT控制器的控制，進一步開發(fā)了三個程序：站監(jiān)測程序、正弦波加載程序和斜坡加載程序，并將斜坡加載程序嵌入 NetSLab-Tester中，通過建立一個 Master-Slaver網絡進行了 MTS與NetSLab之間的對接集成。在實驗室局域網范圍內進行了一根懸臂鋼柱的驗證試驗，試驗結果表明：該方法簡化了試驗連接并提高了速度，為混合試驗研究提供了一種新方法，但對試驗系統(tǒng)硬件和軟件提出較高的要求，并且 Master

4、-Slaver網絡可以有效地起到保護系統(tǒng)操作計算機的目的。
　　3.針對多跨橋混合試驗中一個柱試驗單元，設計了4個鋼筋混凝土短柱模型，基于M. J. N. Priestley et al抗剪承載力設計方法進行了FRP加固計算，并進行了各種材料的力學性能測試。為預先了解試件力學特性，基于ANSYS和OpenSees兩種軟件建立了未加固短柱和加固短柱的數值有限元模型，分別進行了單調荷載、擬靜力荷載和地震荷載作用下的非線性數值模擬。計算

5、結果表明：FRP加固的主要作用在于提高延性，而對承載力提高幅度較小。
　　4.利用上述設計的短柱試件進行了未加固短柱和加固短柱的抗震擬靜力試驗，試驗結果表明：FRP加固鋼筋混凝土短柱在小測移范圍內基本不改變剛度，更主要的作用是提高構件的延性，使剪切破壞向彎曲破壞轉化。
　　研究多跨橋混合試驗中的數值積分算法及加載控制方法：研究 ACD-Newmark組合算法和一種限值保護下外位移加載控制方法，進一步實現(xiàn)了連續(xù)斜坡逼近加載技術

6、。以一個多跨橋模型結構為例，試驗單元為 CFRP加固短柱模型，在實驗室局域網范圍內進行了彈性階段、塑性局部破壞以及局部破壞后二次加載三種工況下的驗證試驗，試驗結果表明：合適的誤差限及延遲時間是確保加載精度和縮短試驗時間的有效手段；在產生塑性變形、局部破壞之后，在一定位移范圍內，試件具有穩(wěn)定的二階退化剛度，剛度值約降為未破壞時的1/3，與擬靜力試驗結果一致，試驗結果為后續(xù)互聯(lián)網協(xié)同混合試驗中數值單元的設置提供參考。
　　5.為適應目

7、前的單自由度網絡協(xié)同混合試驗系統(tǒng)，設計了針對多跨橋抗震試驗相應的兩種簡化方案，并進行了 NetSLab軟件的網絡環(huán)境測試。測試結果表明：網絡通訊時間占整個試驗時間比例很小，目前的國內及國際網絡基本能夠滿足混合試驗要求。依據 Santa Monica原型橋梁的簡化模型，三校協(xié)作基于國內網絡進行了四跨三柱橋梁在小震、中震和大震作用下的混合試驗；依據Russion River原型橋梁的簡化模型，四校協(xié)作基于國際網絡進行了六跨五柱橋梁在小震、中