近期全球范圍內(nèi)地震頻發(fā)，如土耳其連續(xù)兩次發(fā)生7.8級(jí)大地震，給當(dāng)?shù)厣拓?cái)產(chǎn)安全造成重大危害。面對(duì)地震時(shí)如何確保建筑、工程等的結(jié)構(gòu)安全、如何隔震減震引起廣泛的關(guān)注。
為加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)隔震和減震效果，行業(yè)通常依托各類震動(dòng)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，模擬震動(dòng)過程。DIC數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)作為一種非接觸式三維全場(chǎng)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，具有范圍大、精度高等特點(diǎn)，能精準(zhǔn)獲取振動(dòng)過程中三維全場(chǎng)位移、三維全場(chǎng)應(yīng)變等變形分布，可以高效、快速地應(yīng)對(duì)模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中的測(cè)量需求。
基于振動(dòng)臺(tái)-巖質(zhì)邊坡位移演化特征測(cè)量
以金沙江特大橋橋址邊坡為研究對(duì)象，通過大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，采用XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)觀測(cè)邊坡表面大量測(cè)點(diǎn)的位移變化，研究不同地震烈度輸入下巖質(zhì)邊坡的位移響應(yīng)特性，分析位移響應(yīng)特性與邊坡失穩(wěn)破壞的關(guān)系。
華坪岸地形地貌
華坪岸剖面圖
邊坡在天然條件下是相對(duì)穩(wěn)定的，而在地震荷載作用下的穩(wěn)定性有待研究。因此，地震附加荷載和結(jié)構(gòu)面的組合，是邊坡穩(wěn)定性的主要控制因素，通過振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究其在地震荷載下的穩(wěn)定性。
邊坡模型架設(shè)XTDIC應(yīng)變測(cè)量設(shè)備
垂直與水平荷載分別采用 2008 年汶川地震記錄波垂直向波形與東西向波形，其卓越頻率為 7. 6 Hz。汶川地震波持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 160 s，其中強(qiáng)震持時(shí)超過 20 s。
典型測(cè)點(diǎn)位移波形（水平輸入）
分別為汶川地震波輸入時(shí)Ⅵ度、Ⅷ度及Ⅸ度烈度下垂直加載時(shí) z 向 PGD 分布圖和水平加載時(shí) x 向 PGD 分布圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，地震烈度達(dá)到Ⅸ度( 504 gal) 時(shí)，在陡傾結(jié)構(gòu)面處的相對(duì)位移更加明顯。
地震烈度達(dá)到Ⅸ度( 504 gal) 時(shí)
整體活動(dòng)區(qū)域PGD及永久位移
邊坡失穩(wěn)后模型照片
基于振動(dòng)臺(tái)-黃土斜坡坡面位移和加速度響應(yīng)特性測(cè)量
依托大型振動(dòng)臺(tái)，完成含裂隙黃土斜坡和不含裂隙黃土斜坡的對(duì)比振動(dòng)臺(tái)模擬試驗(yàn)，研究?jī)深愋逼略诓煌虞d工況下的動(dòng)力響應(yīng)特征。采用XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量斜坡表面的變形量，分析斜坡的動(dòng)力響應(yīng)特征，揭示地震作用下兩類黃土地震斜坡動(dòng)力響應(yīng)特性。
輸入汶川地震級(jí)別2種加載波形，分別進(jìn)行水平 X 向、垂直 Z 向輸入。下圖呈現(xiàn)在地震烈度強(qiáng)震加載時(shí)，地震荷載加速度幅值條件下坡體的動(dòng)力響應(yīng)情況。
振幅（0.4g）時(shí)水平荷載作用下坡面峰值位移分布圖
振幅（0.4g）時(shí)垂直載荷作用下坡面峰值位移分布圖
房屋結(jié)構(gòu)件模擬地震振動(dòng)特征分析
模擬地震時(shí)房屋敲擊振動(dòng)的場(chǎng)景下，需精確測(cè)量模型結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，房屋振動(dòng)過程中表面關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)及位移，對(duì)振動(dòng)激勵(lì)下房屋結(jié)構(gòu)件抗震性能特性進(jìn)行分析。
采用XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)捕捉房屋結(jié)構(gòu)件振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)特性，獲取更多詳細(xì)的圖像序列數(shù)據(jù)，通過DIC軟件可分析出模型結(jié)構(gòu)在振動(dòng)加載下的位移場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)，進(jìn)而為房屋結(jié)構(gòu)抗震性分析打下基礎(chǔ)。
XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集獲取房屋模型表面的三維形貌特征和位移信息，計(jì)算結(jié)構(gòu)件位移量，及時(shí)檢測(cè)敲擊過程中房屋的振動(dòng)情況，輸出結(jié)構(gòu)位移數(shù)值，以及振動(dòng)位移分析曲線。
數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC）具有精度高、速度快、易于操作、非接觸以及全場(chǎng)多數(shù)據(jù)測(cè)量的特點(diǎn)，在振動(dòng)臺(tái)或模擬實(shí)驗(yàn)次數(shù)限定的情況下，借助XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)可以顯著提高模擬實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)質(zhì)量，對(duì)于振動(dòng)過程的記錄和分析、建筑工程防震抗震研究具有重要意義。
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