9.1 液压振动台基础
Ⅰ 动力计算
9.1.1 液压振动台振动荷载的确定应符合下列规定：
1 液压振动台基础设计时的振动荷载，应取作动器或激振器作用在基础上的激振力；振动荷载应满足包络条件并应覆盖试验频率范围。
2 振动荷载计算时应按被试对象的动力特性计入动力放大系数，放大系数应符合下列规定：
1)轮胎耦合道路模拟试验机，动力放大系数可取1.25；
2)对于质量较大且动力特性复杂的被试对象，振动荷载应根据试验过程中试件共振响应大小计入相应的动力放大系数；
3)当被试对象重心较高，且水平激振作用时，应计入试件水平运动过程中产生的倾覆力矩。
9.1.2 液压振动台基础设计时，应验算下列情况下基础的振动：
1 竖向激振力作用在基础重心上，基础产生的竖向振动[图9.1.2(a)]；
2 扭转力矩绕基础竖向z轴作用时，基础产生的横摆振动[图9.1.2(b)]；
3 竖向偏心激振力和水平激振力同时作用在基础上，基础产生俯仰或侧倾和平动的耦合振动[图9.1.2(c)、图9.1.2(d)]。
9.1.3 竖向扰力沿基础重心作用时[图9.1.2(a)]，液压振动台基础的竖向振动位移可按本标准第5.2.1条计算。
9.1.4 在水平扭转力矩绕基础竖向z轴作用时[图9.1.2(b)]，液压振动台基础产生横摆振动，基础顶面控制点处沿x、y轴的水平振动位移，可按本标准第5.2.2条计算；基础绕z轴的水平摆动角位移可按下式计算：
式中：uψ——基础绕z轴水平摆动的振动角位移(rad)；
Mzψ——基础扭转力矩(kN·m)；
ωnψ——基础横摆振动固有圆频率(rad/s)。
9.1.5 在沿x向偏心的竖向扰力Fvz和水平扰力Fvx作用下[图9.1.2(c)]，液压振动台基础产生俯仰和平动耦合振动时，基础顶面控制点x向水平和竖向的振动位移，可按本标准第5.2.3条的规定计算。
9.1.6 在沿夕向偏心的竖向扰力Fvz和水平扰力Fvy作用下[图9.1.2(d)]，液压振动台基础产生侧倾和平动耦合振动时，基础顶面控制点y向水平和竖向的振动位移，可按本标准第5.2.4条的规定计算，其中Mθ1和Mθ2可按下列公式计算：
式中：Mθ1、Mθ2——基组y-θ向耦合振动中机器扰力(矩)绕通过第一、第二振型转动中心Oθ1、Oθ2并垂直于回转面zOy轴的总扰力矩(kN·m)；
h0——水平扰力Fvy作用线至基础顶面的距离(m)；
h1——基组重心至基础顶面的距离(m)；
ρθ1、ρθ2——基组y-θ向耦合振动第一、第二振型转动中心至基组重心的距离(m)；
ey——机器竖向扰力Fvz沿y轴向的偏心距(m)；
Fvy——机器沿y轴的水平扰力(kN)；
Fvz——机器的竖向扰力(kN)。
9.1.7 当液压振动台基础同时具有俯仰和侧倾振动时，应按本标准第9.1.5条和第9.1.6条的规定分别计算俯仰和侧倾两个竖向位移分量，基础顶面控制点的竖向振动位移，宜按下式进行叠加：
式中：uz——基础顶面控制点的竖向振动位移(m)；
uzф——x-ф向耦合振动产生的基础顶面控制点沿z轴竖向的振动位移(m)；
uzθ——y-θ向耦合振动产生的基础顶面控制点沿z轴竖向的振动位移(m)。
Ⅱ 构造要求
9.1.8 液压振动台基础的材料和连接应符合下列规定：
1 振动试验台基础宜采用整体块式混凝土结构；
2 振动台基础混凝土强度等级不应低于C30，受力钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400和HRBF500钢筋；二次灌注应采用比基础混凝土高一个等级的微膨胀混凝土或者专用灌浆料；
3 混凝土块状基础内应设置三向分布钢筋，钢筋直径不宜小于14mm，间距不宜大于500mm；振动试验台基础侧面、顶面及底面应设置双向分布钢筋，钢筋直径不宜小于14mm，间距不宜大于200mm；
4 垫层厚度不宜小于100mm，垫层混凝土强度等级不宜低于C15；
5 混凝土保护层厚度不宜小于40mm，并应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定；
6 振动台基础周边应设置宽度不小于50mm的防振缝，防振缝可采用聚苯板、沥青麻丝等软性材料填充；
7 振动台基础宜与设备管沟分开，设置不小于50mm的防振缝，防振缝可采用橡胶板、挤型板、聚苯板、沥青麻丝等软性材料填充，并应做相应的防水处理；
8 振动台基础宜与建筑物基础、上部结构以及混凝土地面分开；
9 当管道与振动台连接产生较大振动时，管道与振动台连接宜采用柔性连接。
9.1.9 液压振动台基础的构造应符合下列规定：
1 振动台基础底面边长不应小于基础厚度，立柱式振动试验台基础底面长边与短边之比、厚度与短边之比均不宜大于2.0，多轴向振动试验台基础底面长边与短边之比、厚度与短边之比均不应小于1.5，基础厚度不宜小于2.0m；
2 对于道路模拟试验机等仅有竖向激振力作用的振动试验台基础，其基础重量不应小于最大激振力的10倍；地震试验台和MAST振动台等多方向、多自由度激振振动试验台，基础重量不应小于最大总激振力的15倍；
3 液压振动台基础不应直接设置在四类土上，当地基为四类土地基时，应采用人工地基。
本节适用于单个作动器额定激振力不超过500kN，激振频率不超过100Hz的液压振动台基础的设计。液压振动台的类型非常多，激振作用也比较复杂。在调查厂常用液压振动台的类型和规格基础上，拟定了本标准振动试验台基础设计的适用范围。本节依据单个作动器的额定激振力和激振频率作为设计基础。在实际设计中需要考虑作动器的位置、作用力方向，以及台面规格和被试对象的状况来确定振动荷载作用。
液压振动台基础设计时，除了具备基本设计资料外，尚应取得下列资料：①作动器的规格型号；②作动器的最大激振力、最大振动加速度、最大振动速度、最大振动位移和激振频率范围；③设备、运动部件和被试对象总质量，对于带减振悬架的被试对象，需分别提供减振悬架上下两部分的质量，以及减振悬架的动力参数；④对于多轴向振动试验台应取得作动器布置、作动器数量、作用方向、作用点高度等资料；⑤对于车辆道路模拟试验机应取得作动器数量、平面布置、轮距和轴距范围等资料。
Ⅰ 动力计算
9.1.1 液压振动台的主要目的是给被试件提供有效的作用力。因此振动台的主要技术指标包括激振力、振动位移、振动速度和振动加速度等。液压振动台是一种开敞式加载的装置，激振力表现为惯性力，当被试件质量确定后，激振力就与加速度成正比。由于受振动台作动器结构特性的制约，试验台在整个试验频率区间的激振力并不相等。在低频区段受到试验台作动器活塞行程和液压油流速的限制，运动加速度达不到最大值。可见在低频段振动台激振力大小由位移决定，中频段激振力大小由速度决定，高频部分激振力则由加速度决定。此外，振动荷载还需要被试对象的质量和动力特性等因素。
对于质量较大且动力特性复杂的被试对象，试验过程中试件容易发生共振现象，振动荷载应计入相应的动力放大系数。
9.1.2 液压振动台基础的基组振动模式采用质点(刚体)-弹簧-阻尼体系，振动系统可分为竖向、横摆、俯仰和水平耦合、侧倾和水平耦合四种形式，当俯仰、侧倾和水平振动耦合时，可以按照平面刚体运动计算。
基础动力计算时，坐标轴按照基础竖向为z轴，沿基础长轴方向为纵向x轴，沿基础短轴方向为横向y轴；基组坐标系中的原点取基组重心。
为了便于计算，液压振动台的振动计算可以按照三种类型(即四个模型)进行。对于更复杂的液压振动台的基组动力问题，可以考虑振动荷载效应的组合来计算。
1 对于竖向激振力作用在基础重心上，基础产生竖向振动的情形，可以简化为单质点振动模型。
2 对于扭转力矩作用于基础竖向z轴上，基础产生水平横摆振动的情形，可以简化为刚体水平扭转振动单自由度模型。
3 对于竖向偏心激振力和水平激振力同时作用在基础上，基础产生俯仰、侧倾和平动的耦合振动，可以简化为平面刚体运动两自由度模型。
俯仰振动是指基础绕水平y轴的回转振动，侧倾振动是指基础绕水平x轴的回转振动，横摆振动是基础绕竖向z轴的回转振动。
9.1.3 基组受到通过其重心的竖向扰力作用下产生竖向振动，通过建立运动微分方程求得基础重心处竖向振动位移uz(基组各点的竖向线位移均相同)的计算公式。
9.1.4 扭转振动是在扭转力矩作用下产生的。基础顶面控制点一般指基础角点，此点水平扭转的线位移最大，表示为x、y向两分量。通过建立微分方程求解基础顶面控制点x、y向线位移的计算公式。
9.1.5、9.1.6 在竖向偏心扰力和水平扰力作用下，引起基础俯仰和平动耦合振动，或引起基础侧倾和平动耦合振动。按照x-z平面和y-z平面分别计算两自由度平面刚体体系的水平回转耦合振动。可以采用振型叠加方法，第一振动为绕转心O1回转，第二振型为绕转心O2回转，通过建立运动微分方程求得水平回转耦合第一和第二振型固有圆频率ωnф1、ωnф2(或ωnθ1、ωnθ2)和回转半径ρф1、ρф2(或ρθ1、ρθ2)和基础顶面控制点的竖向、水平向线位移的计算公式。
9.1.7 在计算水平回转振动所引起的竖向振动线位移时，并未考虑因偏心竖向扰力平移至基组总重心而产生的基组在通过其重心的竖向扰力作用下产生的竖向振动线位移，因此，当计算在水平力和竖向扰力偏心作用下基础顶面控制点的竖向振动线位移时，应将计算所得的基组在通过其重心的竖向扰力作用下的竖向振动线位移与计算所得的由水平力和竖向扰力偏心作用下产生的基础顶面控制点的竖向振动线位移相叠加。
Ⅱ 构造要求
9.1.8 液压振动台基础设计的构造要求应满足现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《建筑地基基础设计规范》GB 50007等的规定。
考虑到振动试验台的振动冲击作用，混凝土强度等级建议不低于C30，受力钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400和HRBF500。在设备底座与基础连接部位通常设有二次浇灌层，为了确保连接处结合牢固，通常采用比基础混凝土高一等级的微膨胀细石混凝土，也可以采用专门的灌浆料浇筑。
块状基础多为大体积混凝土基础，为了防止水化热和温度收缩等问题，基础中部应配置三向分布筋，中央分布筋间距不宜大于500mm，钢筋直径不宜小于14mm。基础周边，内侧或外侧钢筋直径不宜小于14mm，间距不宜大于200mm。为了防止混凝土收缩开裂，建议外侧钢筋间距不宜大于150mm。
块状实体基础在确保最小厚度要求的同时，应尽量做成扁平形式，有利于提高基础的动力特性，减小基础振动响应。
9.1.9 基础作为振动试验台的支承结构，需要具备一定的质量和刚度条件。根据工程实践和设备厂商的建议，液压振动台基础重力不应小于激振力的10倍。对于有力矩或水平激振力作用的多方向、多自由度激振振动试验台，例如地震试验台和MAST振动台等，基础重量不应小于最大总激振力的15倍。
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