CN103063385A - 地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的装置及方法 - Google Patents
地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103063385A CN103063385A CN2012105634555A CN201210563455A CN103063385A CN 103063385 A CN103063385 A CN 103063385A CN 2012105634555 A CN2012105634555 A CN 2012105634555A CN 201210563455 A CN201210563455 A CN 201210563455A CN 103063385 A CN103063385 A CN 103063385A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- prestress wire
- model
- cover plate
- lockset
- underground structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
本发明属于土木工程技术领域,涉及地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的方法及装置。具体技术方案为:本装置包括模型箱(5),张拉端锁具(1)、预应力钢绞线(2)、固定端锁具(3)、以及盖板(4);将土方及模型结构置于模型箱内,预应力钢绞线(2)垂直贯穿模型箱(5)底板、土方以及盖板(4),预应力钢绞线(2)一端通过固定端锁具(3)固定在模型箱(5)底部,张拉预应力钢绞线(2)直到达到预应力钢绞线张拉理论伸长量,此时通过张拉端锁具(1)将张拉预应力钢绞线(2)固定于盖板(4)上。本发明针对模型箱尺寸较小,振动台承载力有限等条件下无法施加人工质量(配重)的缺陷,实现了模拟人工质量(配重)。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域,地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的方法及装置。
背景技术
近年来城市化进程的加快,使得地下结构越来越多,比如地铁车站、隧道,地下结构的抗震性能研究也引起了广泛的关注。目前通常采用模型试验进行研究,模型试验中,首先以地下结构为对象制作模型结构,然后把模型结构置于土方中一起放到模型箱里,模型箱与振动台台面相连,并通过振动台台面传递信号模拟模型试验。然而模型试验中重力加速度无法改变,忽略重力加速度将在某种程度上给实验结果带来误差,此外忽略非结构构件荷载将会导致模型自振周期的降低,结构剪力和竖向压应力减少,结果误差较大。而目前试验中由于结构模型体积较小,以及振动台承载力有限,使得附加配重比较困难。因此,需要一种有效方法来解决在有限条件下施加人工质量(即配重)的问题。
发明内容
为了在模型试验中建立人工质量相似关系,本发明主要通过给钢绞线施加预应力来实现振动台试验中模拟人工质量。该发明在已有模型箱系统的基础上,增加了张拉端锁具、预应力钢绞线、固定端锁具及盖板。该发明的主要理论依据是预应力原理;该发明主要的计算是利用第二相似理论计算出完全人工质量模型条件下的配重,再通过预应力钢绞线张拉理论伸长量计算公式将要施加的预应力转化为钢绞线张拉理论伸长量。主要实施方法是通过千斤顶张拉钢绞线,使钢绞线伸长理论伸长量,通过钢绞线、盖板及模型箱底板把预应力传给土体,以达到模拟人工质量(即配重)的目的,技术方案如下:
地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的装置,包括模型箱(5),其特征在于还设置了张拉端锁具(1)、预应力钢绞线(2)、固定端锁具(3)、以及盖板(4);预应力钢绞线(2)依次垂直贯穿模型箱(5)和盖板(4),预应力钢绞线(2)的一端通过固定端锁具(3)固定于模型箱底部,另一端通过张拉端锁具(1)固定于盖板(4)。
地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的方法,其特征在于:将土方及模型结构置于模型箱内,预应力钢绞线(2)垂直贯穿模型箱(5)底板、土方以及盖板(4),预应力钢绞线(2)一端通过固定端锁具(3)固定在模型箱(5)底部,张拉预应力钢绞线(2)直到达到预应力钢绞线张拉理论伸长量,此时通过张拉端锁具(1)将张拉预应力钢绞线(2)固定于盖板(4)上。
所述的预应力钢绞线张拉理论伸长量ΔL的计算公式如下:
ΔL=(Pp*L)/(Ap*Ep)
其中:L表示预应力钢绞线的计算长度,
Ap表示预应力钢绞线的有效截面面积,
Ep表示预应力钢绞线的弹性模量,
Pp表示预应力钢绞线的平均张拉力(即计算配重),计算公式如下:
pp=mmr*g,
其中:mmr表示要施加的人工质量,g表示重力加速度;
Er表示模型结构和地下结构的弹性模量相似比,
lr表示模型结构和地下结构的长度相似比,
myj表示地下结构质量,
mmj表示模型结构质量。
所述的预应力钢绞线(2)与模型结构不接触。
有益效果
本发明结构简单、可操作性好、费用低廉、可靠性高,解决了振动台试验中由于结构埋深较浅、结构比例较小以及振动台承载能力有限,无法施加配重并建立人工质量相似关系的问题。
附图说明
图1实施例中千斤顶施力图;
图2本发明结构示意图;
图3实施例中装置正视图
图4张拉端锁具细节图;
图中,1、张拉端锁具2、预应力钢绞线3、固定端锁具4、盖板5、模型箱。
具体实施方法:
以下结合附图及实施例对本发明做进一步说明:
本实施例以地铁隧道为研究对象,地铁隧道即前文中提到的地下结构。以地铁隧道为对象制作地铁隧道模型,地铁隧道模型即为前文中提到的模型结构。本实施例就是要通过施加预应力,模拟模型试验需要施加的人工质量(即配重),解决因忽略重力加速度将在某种程度上给实验结果带来误差的问题。将地铁隧道模型以及土方埋于模型箱中,根据完全人工质量模型计算公式,计算出要施加的人工质量,其中Er表示地铁隧道模型和地铁隧道的弹性模型相似比;lr表示地铁隧道模型和地铁隧道的长度相似比;myj表示地铁隧道的质量;mmj表示地铁隧道模型的质量;然后利用重力公式,把计算所得的人工质量转换为施加所需的配重。下一步,通过预应力钢绞线张拉理论伸长量计算公式将所需施加的配重转换为钢绞线伸长量。接下来通过固定端锁具把钢绞线固定在模型箱底部,另一端穿过土体,利用张拉千斤顶张拉预应力钢绞线,压力计监测张拉力大小,当预应力钢绞线的拉力长度快要达到计算长度时,缓慢施加拉力,直至达到计算的伸长量,通过张拉端锁具将钢绞线固定于盖板上。预应力钢绞线与地铁隧道模型的间距不小于地铁隧道模型宽度一半的1.2倍,这样能保证两者不接触,从而消除预应力钢绞线对地铁隧道模型的影响。由于土会松动,因此几小时后(通常2-4个小时后),用张拉千斤顶补张拉一次,保证预应力钢绞线达到理论伸长量,最后锁定。张拉端锁具和固定端锁具可采用相同结构。
Claims (4)
1.地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的装置,包括模型箱(5),其特征在于还设置了张拉端锁具(1)、预应力钢绞线(2)、固定端锁具(3)、以及盖板(4);预应力钢绞线(2)依次垂直贯穿模型箱(5)和盖板(4),预应力钢绞线(2)的一端通过固定端锁具(3)固定于模型箱底部,另一端通过张拉端锁具(1)固定于盖板(4)。
2.地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的方法,其特征在于:将土方及模型结构置于模型箱内,预应力钢绞线(2)垂直贯穿模型箱(5)底板、土方以及盖板(4),预应力钢绞线(2)一端通过固定端锁具(3)固定在模型箱(5)底部,张拉预应力钢绞线(2)直到达到预应力钢绞线张拉理论伸长量,此时通过张拉端锁具(1)将张拉预应力钢绞线(2)固定于盖板(4)上。
3.根据权利要求2所述的地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的方法,其特征在于:所述的预应力钢绞线张拉理论伸长量ΔL的计算公式如下:
ΔL=(Pp*L)/(Ap*Ep)
其中:L表示预应力钢绞线的计算长度,
Ap表示预应力钢绞线的有效截面面积,
Ep表示预应力钢绞线的弹性模量,
Pp表示预应力钢绞线的平均张拉力,计算公式如下:
pp=mmr*g,
其中:mmr表示要施加的人工质量,g表示重力加速度;
Er表示模型结构和地下结构的弹性模量相似比,
lr表示模型结构和地下结构的长度相似比,
myj表示地下结构质量,
mmj表示模型结构质量。
4.根据权利要求2所述的地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的方法,其特征在于:所述的预应力钢绞线(2)与模型结构不接触。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2012105634555A CN103063385A (zh) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2012105634555A CN103063385A (zh) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的装置及方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103063385A true CN103063385A (zh) | 2013-04-24 |
Family
ID=48106104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2012105634555A Pending CN103063385A (zh) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的装置及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103063385A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109026059A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-18 | 同济大学 | 一种固定端头、预紧力施加方法及环片模型 |
CN111207898A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-05-29 | 中铁西北科学研究院有限公司 | 用于立体交叉隧道的振动台试验系统及其制作方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09178605A (ja) * | 1995-12-26 | 1997-07-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 圧力駆動式振動試験装置 |
CN101343882A (zh) * | 2008-08-18 | 2009-01-14 | 山东大学 | 用于模型试验的微型预应力锚索及其埋设和加载方法 |
CN201247115Y (zh) * | 2008-08-18 | 2009-05-27 | 山东大学 | 用于模型试验的微型预应力锚索 |
CN102175411A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 可循环使用的长期荷载作用下结构柱压弯滞回试验配套装置 |
CN102620899A (zh) * | 2012-04-01 | 2012-08-01 | 北京工业大学 | 岩石隧道振动台试验模拟围岩地应力的自加载装置 |
CN202393607U (zh) * | 2011-11-28 | 2012-08-22 | 同济大学 | 一种地下开挖模拟试验箱 |
CN202401479U (zh) * | 2011-11-16 | 2012-08-29 | 中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院 | 一种单桩竖向抗拔静载试验装置 |
-
2012
- 2012-12-21 CN CN2012105634555A patent/CN103063385A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09178605A (ja) * | 1995-12-26 | 1997-07-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 圧力駆動式振動試験装置 |
CN101343882A (zh) * | 2008-08-18 | 2009-01-14 | 山东大学 | 用于模型试验的微型预应力锚索及其埋设和加载方法 |
CN201247115Y (zh) * | 2008-08-18 | 2009-05-27 | 山东大学 | 用于模型试验的微型预应力锚索 |
CN102175411A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 可循环使用的长期荷载作用下结构柱压弯滞回试验配套装置 |
CN202401479U (zh) * | 2011-11-16 | 2012-08-29 | 中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院 | 一种单桩竖向抗拔静载试验装置 |
CN202393607U (zh) * | 2011-11-28 | 2012-08-22 | 同济大学 | 一种地下开挖模拟试验箱 |
CN102620899A (zh) * | 2012-04-01 | 2012-08-01 | 北京工业大学 | 岩石隧道振动台试验模拟围岩地应力的自加载装置 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
张敏政: "地震模拟实验中相似律应用的若干问题", 《地震工程与工程振动》 * |
林元志等: "预应力钢绞线伸长量的准确计算与量测方法", 《广东公路交通》 * |
陶连金等: "地铁结构振动台试验欠人工质量模型配重方法", 《土木建筑与环境工程》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109026059A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-18 | 同济大学 | 一种固定端头、预紧力施加方法及环片模型 |
CN111207898A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-05-29 | 中铁西北科学研究院有限公司 | 用于立体交叉隧道的振动台试验系统及其制作方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108169005A (zh) | 一种用于土体的锚杆动态拉拔试验装置 | |
CN105241656B (zh) | 深部巷道高阻可伸长锚杆支护的物理模拟实验系统及方法 | |
Liu et al. | Investigation of liquefaction-induced lateral load on pile group behind quay wall | |
CN103969012A (zh) | 模拟岩石隧道不同埋深的振动台试验实时加载装置 | |
CN108362856B (zh) | 模拟城市高密集区地面长期沉降的模型实验装置 | |
CN109706981B (zh) | 高陡边坡桥墩基础受力变形特性的振动台模型测试系统 | |
CN203795485U (zh) | 预应力混凝土管桩水平承载特性试验模型 | |
CN103499500A (zh) | 一种模拟冲击、振动动载重复作用的试验装置 | |
CN104374650A (zh) | 一种测试管桩与注浆土体之间静力剪切特性的试验装置及方法 | |
Kang et al. | Dynamic soil-pile-raft interaction in normally consolidated soft clay during earthquakes | |
CN113049395A (zh) | 一种液化场地桩基复合受力机制模拟装置及其试验方法 | |
CN103063385A (zh) | 地下结构振动台试验中有效模拟人工质量的装置及方法 | |
CN108914998B (zh) | 一种加筋土挡土墙破坏机理实验装置及工作方法 | |
Ali et al. | Experimental investigation of sliding-based isolation system with re-centering functions for seismic protection of masonry structures | |
CN204461905U (zh) | 一种测试管桩与注浆土体之间静力剪切特性的试验装置 | |
CN105842094A (zh) | 桩箱基础水平循环荷载剪切变形试验装置 | |
CN103866803A (zh) | 一种路基边坡支挡结构物大比例模型试验加载系统 | |
CN205538433U (zh) | 一种剪力墙在拉弯剪复合作用下抗震性能试验加载装置 | |
CN201144422Y (zh) | 抗滑支挡装置 | |
CN205749172U (zh) | 桩箱基础水平循环荷载剪切变形试验装置 | |
CN112730055B (zh) | 一种模拟深土层恒阻土锚拉拔的试验装置及方法 | |
CN105206157B (zh) | 水工模型试验教学平台 | |
CN207032327U (zh) | 一种提高水电站高耸混凝土结构抗震性能的装置 | |
CN204127483U (zh) | 埋地管线结构减震控制装置 | |
Chen et al. | Behavior of pile group with elevated cap subjected to cyclic lateral loads |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130424 |