水工結(jié)構(gòu)動力模型試驗方法優(yōu)缺點

進行結(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)點是設(shè)備簡單，可利用靜力試驗的模型來進行，不需另制模型，因此比較經(jīng)濟。但這種方法主要缺點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行動力結(jié)構(gòu)模型試驗。性能先進的大型三向模報地震的振動臺，可在臺上進行大壩、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。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。

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、動水荷載和機械運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行的。

到20世紀(jì)末所進行的水工結(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(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。

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)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 。