铁路混凝土桥梁抗震设计理论与试验

由于地震作用机理和结构抗震性能的复杂性，单纯采用理论分析不能完全确定结构在地震作用下的破坏机理，还需要通过结构抗震试验来进行综合评判。目前，在实验室内进行桥梁结构抗震试验的方法主要包括三种方法：拟静力试验、拟动力试验和振动台试验。

1.拟静力试验方法

拟静力试验是采用一定的荷载或变形控制对试件进行低周反复加载使结构从弹性阶段直到破坏的方法，实质上是用静力加载的方式来模拟结构在地震中的变形。拟静力试验是研究桥墩震损机理和延性抗震性能的重要手段，可以有效得到试件的滞回曲线，但由于地震是一种随机振动，试验过程与结构在实际地震作用下的响应行为存在一定差异，无法精确地模拟出整个地震过程。

2.拟动力试验方法(www.xing528.com)

拟动力试验方法最早在1969年由日本学者提出，是将计算机系统与电液伺服加载系统联机进行加载的试验方法，目的是能够真实地模拟地震对结构的作用。该方法无需对结构回复力做任何理论上的假设，可以直接从试件上测得，从而解决了理论分析中回复力模型及参数难以确定的困难，但是试验的加载过程还是拟静力的。一般而言，结构在地震作用下产生的破坏往往只发生在某些部位或构件上，其他部分仍处于完好状态。因此，可以将容易破坏的具有复杂非线性特性的这部分结构进行试验，而其余处于线弹性状态或者简单非线性状态的结构部分用计算机模拟。前者称为试验子结构，后者称为计算子结构，两者统一于动力方程中，从而得到整体结构的地震反应。所以，这种将试验方法和数值模拟方法相结合的拟动力试验能够较为真实地模拟地震对结构的作用，并且可以较为方便地模拟大比例结构模型甚至是足尺结构模型的地震反应。

3.地震模拟振动台试验方法

1970年，美国加利福尼亚大学伯克利分校建成世界上第一座地震模拟振动台。通过计算机向振动台输入地震波，通过台面的振动激励施加作用给预先放置于台面上的结构，并通过布置在振动台结构上的传感器采集到振动台上结构加速度、位移、应变的反应过程。通过逐级加大台面上地震波输入，可直接观察到结构破坏过程并找出结构薄弱环节。地震模拟振动台试验最大的优点是不受随机地震事件发生的时空限制，可以真实地再现整个地震过程，可实现各种幅值、频谱、持续时间的地震波加载，模拟地震现象的主震、余震全过程，了解试验模型在不同阶段的动力响应特征，并可直观地观测地震力作用下模型的变形和破坏特征，用以验证数值分析的研究成果。但由于受台面尺寸、承载能力、技术条件等多个方面的限制，很难将1∶1的结构模型置于振动台上，还需将结构模型根据动力相似关系缩尺后进行试验，通过缩尺模型来反映原型在地震作用下的动力特性，因此会造成难以避免的误差，但可以通过一系列改进措施将误差降低到允许范围内。在实验室中进行地震模拟振动台试验仍然是目前最直接、最准确的试验方法，也是研究与评价结构抗震性能的重要手段，这也是目前各国不断建造地震模拟振动台的主要原因。目前，国内已建和在建的振动台呈现大型化、多台化、综合化的特点。