基于环境激励的钢筋混凝土立筒群仓动力相互作用机理研究

钢筋混凝土立筒群仓在粮食、能源、建材等领域广泛应用，然而对整浇群仓结构动力问题研究甚少，工程中以单仓简单代替群仓的作法带来了较大的盲目性，是一个亟待解决的难题。本项目以钢筋混凝土立筒群仓为研究对象，以其动力相互作用机理为研究内容，通过实仓试验和理论研究，构建其动力分析模型。主要研究：基于环境激励实仓测试关键技术问题研究与现场试验；适应非平稳振动信号的立筒群仓模态参数识别方法研究；根据群仓是由单仓相互连接而形成整体的内在属性，把仓体连接处等效为弹性杆，建立空间结构有限元模型，结合现场试验，研究弹性杆刚度选取模型、仓内贮料对该刚度的增强机理及贮料质量-仓体耦合关系，建立群仓动力分析模型；并以此为基础，考虑仓体连接处刚度、组合方式和贮料偏心等因素，分析群仓整体效应；采用多点激励方法和单仓等效总体刚度模型研究群仓中单仓的地震作用分配机理；提出群仓简化计算模型。为其抗震设计和规范的修订提供理论依据。

钢筋混凝土立筒群仓结构动力问题研究甚少，工程中以单仓简单代替群仓的作法带来了较大的盲目性，是一个亟待解决的科学问题。本项目以此为出发点，进行了钢筋混凝土立筒群仓动力计算理论分析与试验研究。主要研究内容及成果：（1）进行了钢筋混凝土立筒仓环境激励关键测试技术研究，得到了立筒仓现场环境激励测试测点布设方案；（2）开展了钢筋混凝土立筒单仓和群仓的现场环境激励试验，获得现场单仓和群仓结构的加速度响应数据；（3）进行了适应非平稳振动信号的立筒群仓模态参数识别方法研究，提出了基于改进的数据驱动随机子空间方法的钢筋混凝土立筒仓动力参数方法，并识别获得了实际工程在役的单仓结构部分满仓状态下和筒承式群仓结构满仓状态下的前五阶模态参数；（4）利用哈密顿原理，建立了筒承式和柱承式钢筋混凝立筒群仓自由振动的分析模型，并利用常微分方程求解器(ODE solver)其得到自振频率和振型，并将数值解与相应的试验数据进行对比，验证了数值方法的有效性和精确性，为钢筋混凝土立筒群仓的动力特性分析研究提供了一种新的方法。（5）构建了柱承式和筒承式钢筋混凝土立筒单仓与群仓结构的分析模型，分别考虑空仓和满仓工况进行了模态分析和地震反应分析，并提取了其各自前六阶振型和自振频率，对单仓与群仓结构进行了对比分析，研究了群仓与单仓结构动力特性的差异，获得了地震作用下的位移反应和应力反应。项目的研究成果，为钢筋混凝土立筒群仓动力计算与分析奠定理论基础，拓展了钢筋混凝土立筒群仓结构的试验研究和理论分析手段，为控制和减少钢筋混凝土立筒群仓地震灾害提供可靠的理论依据和计算方法。