水工結(jié)構(gòu)動力模型試驗

結(jié)構(gòu)的動力特性包括：自振特性(頻率、振型及阻尼)和幅頻響應(yīng)函數(shù)(幅頻特性和相頻特性)。作用在水工結(jié)構(gòu)上的動力荷載有地震荷載、爆炸荷載、動水荷載和機(jī)械運(yùn)行所引起的震動荷載等。上述動水荷載，研究下泄水流對下游河床產(chǎn)生的脈動荷載，是通過水彈性模型試驗來進(jìn)行的。

到20世紀(jì)末所進(jìn)行的水工結(jié)構(gòu)動力模型試驗，大都是指結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)是處在線彈性范圍內(nèi)工作的。至于通過動力模型試驗研究結(jié)構(gòu)的非線性動力問題, 例如研究結(jié)構(gòu)的動態(tài)屈服條件、破壞機(jī)理以及土壩、土基等的動力問題，正在開展多方面的研究，例如通過動力試驗研究土的動力特性、土壩及基礎(chǔ)的液化問題等，都已取得一些成果 。

水工結(jié)構(gòu)動力模型試驗中模型材料的研究選擇十分重要，以往常采用的模型材料有橡膠、塑料、石膏、乳膠水泥以及水泥、礦物油、膨脹珍珠巖粉、重晶石粉、重晶砂等 。2100433B

水工結(jié)構(gòu)動力模型試驗(Hydraulic structure dynamic model test)是指通過以相似原理制作的模型和所施加的動力荷載來研究水工結(jié)構(gòu)物的動力特性及其在各種動力荷載作用下的動力響應(yīng)的試驗。

進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震模型試驗通常有兩種加振方式。

一種是用激振器的方法，即用能改變頻率的正弦被激振器對模型進(jìn)行激版，使壩體模型發(fā)生穩(wěn)態(tài)共振，由此測定壩體的動力反應(yīng)特性。用任意激振器也能測定結(jié)構(gòu)的動力特性，但數(shù)據(jù)分析較為麻煩。上述應(yīng)用激振器方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，可利用靜力試驗的模型來進(jìn)行，不需另制模型，因此比較經(jīng)濟(jì)。但這種方法主要缺點(diǎn)是不能從地基下面輸入地震波，沒法考慮由于地震產(chǎn)生的地基變形對結(jié)構(gòu)的影響。因此，要完全真實(shí)顯示出結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)還有一定的困難。

另一種加振方法是用振動臺來進(jìn)行動力結(jié)構(gòu)模型試驗。性能先進(jìn)的大型三向模報地震的振動臺，可在臺上進(jìn)行大壩、地基和庫水體系三者共同作用下的動力模型試驗，以研究比較能反映尖際情況的大壩及基礎(chǔ)的動力反應(yīng)特性，還可進(jìn)行大壩模型的抗震破壞試驗以研究其極限抗震能力及破壞機(jī)理。振動臺采用三參量寬頻域閉環(huán)模擬控制回路，它可以對振動臺各自由度的傳遞特性進(jìn)行優(yōu)化。配備有100通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和功能齊全的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等，技術(shù)性能先進(jìn)。此種振動臺已完成多項大型水工結(jié)構(gòu)的抗振模型試驗研究。

水工結(jié)構(gòu)靜力模型試驗(Hydraulic structure static model test)是指通過以相似原理制作的模型和施加的靜荷載來研究水工結(jié)構(gòu)物及其地基在靜荷載作用下的靜力性能、破壞機(jī)理及安全度等問題的試驗，又稱靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型試驗。

試驗時，在模型上施加由相似理論換算而得的相應(yīng)荷載，然后觀測模型中所出現(xiàn)的力學(xué)現(xiàn)象，并將它們換算至原型，從而預(yù)測在原型結(jié)構(gòu)及地基中將要發(fā)生的力學(xué)現(xiàn)象。

仿真結(jié)構(gòu)模型試驗按特性可分為靜力和動力模型；按比尺可分為足尺和縮尺模型。仿真模型須滿足幾何相似、邊界條件相似、物理量相似和初始條件相似等 。

水工結(jié)構(gòu)地質(zhì)力學(xué)模型試驗(Hydraulic structure geological mechanics model test)是指通過以相似原理制作的模型和所施加的荷載來模擬水工結(jié)構(gòu)物和地基巖體的地質(zhì)構(gòu)造、物理力學(xué)特性及其在受荷載情況下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞的試驗。這種試驗的模型通常是采用高容重、低變形模量、低強(qiáng)度的材料制成。用模型材料的容量來模擬原型材料的白重。水工結(jié)構(gòu)地質(zhì)力學(xué)模型試驗主要用于研究結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)在超過彈性極限以后的黏塑性范圍直到破壞的靜力平衡問題。由于模擬了地基的工程地質(zhì)條件，因此這類模型試驗是研究結(jié)構(gòu)的地基及壩肩穩(wěn)定，巖石高邊坡穩(wěn)定以及地下結(jié)構(gòu)圍巖穩(wěn)定等問題的有效方法。在這種模型中，如果只模擬地基中的斷層及軟弱夾層等生要不連續(xù)體，稱大塊體地質(zhì)力學(xué)模型。如果除模擬上述主要不連續(xù)體外，還模擬巖體中的主要節(jié)理、裂隙組，稱小塊體地質(zhì)力學(xué)模型 。