·1722 北京科技大学学报 第36卷 表面和下表面都铺设钢丝网.表1为一个钢框架模 装上部结构.图3为安装完成后的三个实验模型. 型构件的实测细部尺寸和数量，完成后的模型尺寸 1.2材料力学特性测试 如图2所示. 1.2.1材料力学性能测试 表1缩尺模型构件数量及细部尺寸 在电子万能试验机上进行了钢材的拉伸实验， Table 1 Numbers of model component and detail sizes 用于测量模型实验钢的弹性模量和抗拉强度.三个 构件名称 尺寸 数量材料 钢筋样本的实测结果如表2所示.水泥砂浆基础的 板（长×宽×厚）60.01mm×60.01mm×0.89mm70235 密度根据三个试块的密度平均值（表3）确定，其平 主梁（长×宽×厚） 50.37mm×3.95mm×1.92mm28 Q235 均值为2089.1kg/m3. 柱（直径） 4.93mm 4 0235 表2实验钢的力学性能测试结果 基础（长×宽×高）70.45mm×70.46mm×31.89mm1水泥砂浆 Table 2 Mechanical properties test results of the steel 原始标试样直最大力/抗拉强弹性模密度/ 编号 距/mm径/mmkN度/MPa量/CPa(kgm3) 1 25 4.9411.67 608.87206.707690.48 2 25 4.9612.04623.12202.387567.88 3 25 4.93 11.58606.63203.467582.78 平均值 204.187613.71 表3水泥砂浆的力学性能测试结果 Table 3 Mechanical properties test results of the cement mortar 试块序号尺寸/(mm X mm X mm) 质量/g密度/(kgm3) 70.02×70.77×71.13742.9 2107.7 470 3 71.35×71.48×71.41753.3 2068.4 3 图2模型尺寸（单位：mm) 70.61×71.38×71.03 748.7 2091.3 Fig.2 Sizes of the model (unit:mm) 1.2.2土层剪切波速的测定 实验模拟的地基为刚性基岩上均质土层.土层 土层的切变模量是土层反应分析和土一结构相 为28cm厚的黏土.土的液限为33.5%，塑限为 互作用分析的重要参数.为快速测定模型土层的切 15.5%,干密度为1.5gcm-3.实验时，土的含水率 变模量，本文采用速度检层法测定土层的剪切波 为18%.实验采用清华大学离心机实验室的叠环式 速四.然后，用下式计算土层的切变模量G,: 模型箱m.模型箱尺寸为50cm×20cm×30cm.模 G.=p. (5) 型箱内壁附有一层0.8mm厚的整体乳胶膜，以防止 式中，P,为土层的密度，v,土层的剪切波速.速度检 土体从叠环之间漏出.土层采用分层夯实方法制作 层法的实验模型如图4(a)所示，土体中安装三个加 土样.首先称5cm厚土层所需土样质量8.85kg.然 速度传感器.测量方法为，由力锤水平敲击厚钢板 后，将土铺平，夯实至土样预设高度.然后，将土表 产生剪切波，根据土体内的加速度传感器记录波形 面拉毛，制作下一层土样.重复上述步骤，直至加到 中峰值的时间差（图4(b))和传感器之间的距离求 指定高度位置(28cm)时，模型土制作完成，然后安 解剪切波速.表4为五次脉冲实验传感器的时间 图3实验模型.(a)刚性基础：(b)土一结构相互作用：(c)结构一土一结构相互作用 Fig.3 Experimental models:(a)RF:(b)SSI:(c)SSSI北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 表面和下表面都铺设钢丝网． 表 1 为一个钢框架模 型构件的实测细部尺寸和数量，完成后的模型尺寸 如图 2 所示． 表 1 缩尺模型构件数量及细部尺寸 Table 1 Numbers of model component and detail sizes 构件名称 尺寸 数量 材料 板( 长 ×宽 ×厚) 60. 01 mm × 60. 01 mm × 0. 89 mm 7 Q235 主梁( 长 ×宽 ×厚) 50. 37 mm × 3. 95 mm × 1. 92 mm 28 Q235 柱( 直径) 4. 93 mm 4 Q235 基础( 长 ×宽 ×高) 70. 45 mm × 70. 46 mm × 31. 89 mm 1 水泥砂浆 图 2 模型尺寸( 单位: mm) Fig． 2 Sizes of the model ( unit: mm) 图 3 实验模型． ( a) 刚性基础; ( b) 土--结构相互作用; ( c) 结构--土--结构相互作用 Fig． 3 Experimental models: ( a) ＲF; ( b) SSI; ( c) SSSI 实验模拟的地基为刚性基岩上均质土层． 土层 为 28 cm 厚 的 黏 土． 土 的 液 限 为 33. 5% ，塑 限 为 15. 5% ，干密度为 1. 5 g·cm － 3 ． 实验时，土的含水率 为 18% ． 实验采用清华大学离心机实验室的叠环式 模型箱［21］． 模型箱尺寸为 50 cm × 20 cm × 30 cm． 模 型箱内壁附有一层 0. 8 mm 厚的整体乳胶膜，以防止 土体从叠环之间漏出． 土层采用分层夯实方法制作 土样． 首先称5 cm 厚土层所需土样质量 8. 85 kg． 然 后，将土铺平，夯实至土样预设高度． 然后，将土表 面拉毛，制作下一层土样． 重复上述步骤，直至加到 指定高度位置( 28 cm) 时，模型土制作完成，然后安 装上部结构． 图 3 为安装完成后的三个实验模型． 1. 2 材料力学特性测试 1. 2. 1 材料力学性能测试 在电子万能试验机上进行了钢材的拉伸实验， 用于测量模型实验钢的弹性模量和抗拉强度． 三个 钢筋样本的实测结果如表 2 所示． 水泥砂浆基础的 密度根据三个试块的密度平均值( 表 3) 确定，其平 均值为 2089. 1 kg /m3 ． 表 2 实验钢的力学性能测试结果 Table 2 Mechanical properties test results of the steel 编号 原始标 距/mm 试样直 径/mm 最大力/ kN 抗拉强 度/MPa 弹性模 量/GPa 密度/ ( kg·m － 3 ) 1 25 4. 94 11. 67 608. 87 206. 70 7690. 48 2 25 4. 96 12. 04 623. 12 202. 38 7567. 88 3 25 4. 93 11. 58 606. 63 203. 46 7582. 78 平均值 — — — — 204. 18 7613. 71 表 3 水泥砂浆的力学性能测试结果 Table 3 Mechanical properties test results of the cement mortar 试块序号 尺寸/( mm × mm × mm) 质量/g 密度/( kg·m － 3 ) 1 70. 02 × 70. 77 × 71. 13 742. 9 2107. 7 2 71. 35 × 71. 48 × 71. 41 753. 3 2068. 4 3 70. 61 × 71. 38 × 71. 03 748. 7 2091. 3 1. 2. 2 土层剪切波速的测定 土层的切变模量是土层反应分析和土--结构相 互作用分析的重要参数． 为快速测定模型土层的切 变模量，本文采用速度检层法测定土层的剪切波 速［22］． 然后，用下式计算土层的切变模量 Gs: Gs = ρsv 2 s ． ( 5) 式中，ρs 为土层的密度，vs 土层的剪切波速． 速度检 层法的实验模型如图 4( a) 所示，土体中安装三个加 速度传感器． 测量方法为，由力锤水平敲击厚钢板 产生剪切波，根据土体内的加速度传感器记录波形 中峰值的时间差( 图 4( b) ) 和传感器之间的距离求 解剪切波速． 表 4 为五次脉冲实验传感器的时间 · 2271 ·