中国水利水电科学研究院正在建设的大型离心机振动台及其技术参数
中国水利水电科学研究院于1991年建成的大型土工离心模拟试验机LXJ．4．450 ，其有效负载为450g-t，有效转动半径5．03m，最大设计加速度300g，有效模型负载1．5t，试验吊篮尺寸长X宽X高：1．5m X 1．0m X 1．5m，有足够的空间和负载能力加装大型液压振动模拟设备。一般来说，模型越大，离心加速度越高，对振动台及离心机性能的要求也就越高。为了取得可靠的地震模拟试验结果，振动台需要满足以下要求：可以模拟输入各类任意振动波型；在垂直和水平方向振动，在其它方向的震动干扰应降至最小；可以在离心机运转过程中连续起振；振动波形应具有可重复性；地面上输入及输出最大振动误差应小于6％ ，在离心机运转时，振幅误差应小于10％ ；便于模型安装及静、动力模型吊篮的更换；设备应考虑模型箱、传感器及数采系统安装的需要；设备应耐久可靠，便于维护。
综合考虑国外先进的离心机振动台设计制造水平，LXJ．4．450大型土工离心机的有效负载容量，以及实际工程研究的需要，提出了在LXJ．4．450离tl,机上建设一台水平+垂直双向振动台，其技术参数如表2所示。
表2 中国水利水电科学研究院离心机动力设备参数
注：控制精度为加速度波形失真度小于10％ 、横向加速度／水平加速度小于10ok。
该振动台设备基本可以满足多数土工抗震试验的要求，但对于100m以上高坝的抗震问题，由于模型箱体积和振动台有效负载能力的限制，仍需要通过模型试验和数值仿真模拟相结合的方法进行研究。图1给出LXJ．4．450大型土工离心机振动台系统初步设计布置方案(美国ANCO公司建议方案)。振动台系统部分主要包括台体、电液激振系统、动力源(油泵站和蓄能器)和电控系统。
图1 LxJ—4450大型土工离心机振动台系统布置示意(单位：mm)
振动台台体由底座、台面及其支承机构等组成，其台面是支承负载(模型箱)的平台，它由支承机构支承在底座上，不仅可以在高离心加速度场中支承模型箱(含土体)的巨大荷载而不变形，而且能相对于底座产生可以控制的水平或垂直振动，这一结构依靠几组特殊设计的弹性钢片和橡胶互层来实现。
电液激振系统由电液伺服阀和布置在不同方向的几组作动器组成，它是振动台的核心，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。
离心机振动台的动力油源系统，由外配油源、伺服控制系统和蓄能器组成。
振动台的振动控制系统，主要由计算机、控制柜、集流环和分别安装在作动器和振动台上的电液伺服阀、位移传感器和加速度传感器等组成，采用位移、速度和加速度三参数闭环控制方式。伺服阀根据计算机发出的振动信号和振动台上的位移和加速度传感器的信号反馈，调整振动状态，从而产生规则波或任意波的振动。位于主控室的数字信号控制器可以通过调频遥感技术相互联系。
蓄能器和一个小油泵放置在转臂上，这样方便油泵循环，可以不用停机而连续激发地震。该方法的另一优点是不需要液压环，从而降低了总体造价并有利于后期维护。该振动台布置在重新设计的配重吊兰一边，不需要频繁拆卸，在做静力试验的时候，可以采用特殊的固定块将振动台固定。目前该大型离心机振动台正在筹建，预计在2007年初可投入使用。
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