岩土工程振动台试验模型设计理论及技术

《岩土工程振动台试验模型设计理论及技术》特色：
　　（1）对岩土工程振动台试验给予了综合介绍。一次完整的岩土工程振动台试验包含以下六步：试验模型的相似设计理论、模型土体与岩体的设计、模型结构的设计、模型测试元件的选择与布置、地震波的选择及输入、实验数据的处理。该书分别介绍了各大部分的内容及需注意的细节。
　　（2）原有地震动生成模式单纯依赖于震源机制、局部场地条件等两方面的估计，针对该问题，该书提出一种充分结合结构特性、局部场地条件以及震源机制等三者之间相互关系的新型人工地震动生成模式，利用优势频率耦合迭代手段，生成一系列与抗震研究目标（即某场地上的结构物）紧密相关的人工地震动场，其中包含具有空间相关性的多维多点人工地震动的生成理论及应用研究。
　　（3）在确定振动台试验模型设计参数时，按照传统量纲分析法推导振动台试验的相似关系，所有参数都被一个特征方程所包含，因此无法实现对土、结构和地震波根据各自特性分别进行相似设计，且推导结果要求每个参数在模型相似设计时均满足相似比要求，这在物理模型试验中几乎是不能实现的。针对该问题，该书提出了复杂岩土工程模型试验设计的分离量纲分析理论，并基于该理论建立了模型试验的分离相似设计方法，该方法可使试验设计较容易地满足所有参数要求的相似比，解决了无法同时满足所有参数相似比要求的问题。
　　（4）在进行模型土和结构设计时，动应力-动应变关系的相似是关键也是难以实现的关系。该书首先对传统模型土及岩石的设计方法进行分析，指出传统设计方法的局限性，同时提出了保证动应力-动应变关系相似的模型土和基岩设计方法，并对动应力-动应变关系相似程度的判定体系进行了探讨。除此之外，还对破坏特性相似、液化特性相似的模型土设计及常见模型结构的设计方法进行了介绍。
　　（5）该书详细介绍了岩土工程振动台试验的实施过程，对模型箱的设计方法、常见传感器性能及使用方法、输入地震波的生成及选取方法进行了说明。同时还对常见的振动台试验数据处理手段进行了说明。
　　《岩土工程振动台试验模型设计理论及技术》对岩土工程振动台试验的开展和数据分析等具有积极的推动作用，所提出的分离量纲分析理论及新型相似材料设计方法均属于理论和实践的源头创新，具有较大的发展潜力，可保证在未来较长一段时间内满足模型试验研究对象的需求。该书研究内容可在一定程度上缓解试验对象日趋大型化、复杂化与振动台试验理论相对滞后的矛盾，对进一步提高土木工程界对大型、复杂工程地震响应模拟的技术水平有一定的促进作用，可对科研人员实现复杂研究对象的精确模拟，对我国重大工程的实施提供强有力的科学技术支撑。

1 引言

2 人工合成地震动的生成与输入
2．1 人工地震动生成的时域调制法和频域调制法
2．2 人工地震动的输入
2．3 输入波中频率成分的调整
2．4 多点相似性波形的生成及输入
2．5 输入波形的反应谱与设计谱拟合
2．6 本章小结

3 振动台模型试验相似律
3．1 试验模型相似的概念
3．2 相似常数计算方法
3．3 模型试验的分离相似设计方法
3．4 模型试验分离相似设计实例

4 岩土工程振动台试验模型土和基岩相似材料设计
4．1 振动台试验相似材料的选择原则
4．2 土体动应力-动应变相似关系研究
4．3 动力响应特性相似的模型土设计方法
4．4 破坏特性相似的振动台试验模型土设计方法
4．5 破坏性振动台试验模型相似材料设计方法验证
4．6 液化特性相似的模型土设计方法
4．7 波传播特性相似的模型基岩设计方法

5 岩土工程振动台试验常用模型结构设计方法
5．1 常用模型结构相似材料介绍
5．2 抗滑桩结构设计
5．3 桩板墙结构设计
5．4 锚索（杆）结构设计
5．5 隧道与地铁车站结构设计

6 岩土工程振动台试验测量元件及实施过程
6．1 试验设备的选择
6．2 模型试验测试元件
6．3 振动台试验实施

7 振动台试验的数据处理
7．1 数据处理异点剔除
7．2 数字滤波
7．3 反应谱计算
7．4 结构自振周期和振型的计算方法
7．5 趋势项的消除
7．6 振动信号的积分和微分
7．7 振动信号的时域分析
7．8 振动信号的频域分析
7．9 标定变换

参考文献

《岩土工程振动台试验模型设计理论及技术》特色：
　　（1）对岩土工程振动台试验给予了综合介绍。一次完整的岩土工程振动台试验包含以下六步：试验模型的相似设计理论、模型土体与岩体的设计、模型结构的设计、模型测试元件的选择与布置、地震波的选择及输入、实验数据的处理。该书分别介绍了各大部分的内容及需注意的细节。
　　（2）原有地震动生成模式单纯依赖于震源机制、局部场地条件等两方面的估计，针对该问题，该书提出一种充分结合结构特性、局部场地条件以及震源机制等三者之间相互关系的新型人工地震动生成模式，利用优势频率耦合迭代手段，生成一系列与抗震研究目标（即某场地上的结构物）紧密相关的人工地震动场，其中包含具有空间相关性的多维多点人工地震动的生成理论及应用研究。
　　（3）在确定振动台试验模型设计参数时，按照传统量纲分析法推导振动台试验的相似关系，所有参数都被一个特征方程所包含，因此无法实现对土、结构和地震波根据各自特性分别进行相似设计，且推导结果要求每个参数在模型相似设计时均满足相似比要求，这在物理模型试验中几乎是不能实现的。针对该问题，该书提出了复杂岩土工程模型试验设计的分离量纲分析理论，并基于该理论建立了模型试验的分离相似设计方法，该方法可使试验设计较容易地满足所有参数要求的相似比，解决了无法同时满足所有参数相似比要求的问题。
　　（4）在进行模型土和结构设计时，动应力-动应变关系的相似是关键也是难以实现的关系。该书首先对传统模型土及岩石的设计方法进行分析，指出传统设计方法的局限性，同时提出了保证动应力-动应变关系相似的模型土和基岩设计方法，并对动应力-动应变关系相似程度的判定体系进行了探讨。除此之外，还对破坏特性相似、液化特性相似的模型土设计及常见模型结构的设计方法进行了介绍。
　　（5）该书详细介绍了岩土工程振动台试验的实施过程，对模型箱的设计方法、常见传感器性能及使用方法、输入地震波的生成及选取方法进行了说明。同时还对常见的振动台试验数据处理手段进行了说明。
　　《岩土工程振动台试验模型设计理论及技术》对岩土工程振动台试验的开展和数据分析等具有积极的推动作用，所提出的分离量纲分析理论及新型相似材料设计方法均属于理论和实践的源头创新，具有较大的发展潜力，可保证在未来较长一段时间内满足模型试验研究对象的需求。该书研究内容可在一定程度上缓解试验对象日趋大型化、复杂化与振动台试验理论相对滞后的矛盾，对进一步提高土木工程界对大型、复杂工程地震响应模拟的技术水平有一定的促进作用，可对科研人员实现复杂研究对象的精确模拟，对我国重大工程的实施提供强有力的科学技术支撑。