在水利部科研院所基础设施建设项目的支持下,中国水利水电科学研究院与美国安科公司(ANCO Engineers)联合研制的R500B大型离心机双向振动台系统(见图1),历时5年的艰苦努力,于2010年12月20日通过专家验收(见图2)。该离心机振动台是国内第一个、也是世界上第一个能够实现水平和垂直耦合振动的大型离心机振动台。标志着我院大型土工离心机结束了无法在土石坝模型中模拟地震等动力作用的历史。
该系统的最大特点是振动台可以在水平和垂直方向耦合振动,设计离心机加速度100g(目前实际测试已经达到80g)。最大振动频率400Hz,最大负载400kg,水平振动最大加速度30g,垂直振动最大加速度20g。经专家鉴定,主要技术指标已达到设计要求,能够满足大部分动力离心模型试验的需要。
该离心机振动台系统主要包括台体、电液激振系统、动力源(油泵站和蓄能器)和电控系统,采用了特殊的支承和减震结构,两个大型作动器与振动台是一个整体,水平方向采用高强填缝材料固定。振动台的控制采用闭环反馈模拟信号控制系统,通过安装在振动台的位移传感器LVDT以及量测伺服阀的压力差反馈调节振动参数,控制振动。数据采集采用光纤传输或内网无线传输的方式,静力试验过程中数据采集频率为1~100Hz,模拟地震条件下,数采频率为5000Hz/通道,数据采集通道为128个。
目前该振动台配备了两个层状模型箱(见图3),厚层(11层)层状模型箱内部尺寸为LxWxH=740x345x500 mm,重量为210kg;薄层(17层)层状模型箱内部尺寸为LxWxH= 800x350x400 mm,重量为230kg。层状模型箱采用轻质,高强合金铝制作,其内部尺寸可以满足多种类型模型试验的需要。
图1 R500B大型土工离心机振动台系统
图2 离心机振动台验收总结会特邀专家热烈讨论
厚层 薄层
图3 振动台专用层状模型箱