CN103226055A - 用于多台阵振动台试验实现地震动输入可控连续体模型箱 - Google Patents

用于多台阵振动台试验实现地震动输入可控连续体模型箱 Download PDF

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杜修力
韩俊艳
李立云
侯本伟
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Abstract

用于多台阵振动台试验实现地震动输入可控连续体模型箱，属于地震模拟设备技术领域。本发明由刚性箱和软连接箱体相间连接组成；刚性箱由刚性材料制作而成，刚性箱由角钢焊接而成钢框架，端部刚性箱由三个侧面和底板组成，中间刚性箱由两个侧面组成，软连接箱体由正立面、背立面和底板组成，形成中空连续体模型箱；软连接箱体的每一侧面由两对上下布置的万向节装置对及万向节装置间的弹簧垫板组；万向节装置对包括两个可转动万向节和连接在两个对可转动万向节间的钢梁；两个可转动万向节包括一个可转动万向节固定端和一个可转动万向节滑动端。本发明中软连接箱体竖向承载能力大，支承传递土体及结构荷载，保证连续体模型箱整体性和底面运动一致性。

Description

用于多台阵振动台试验实现地震动输入可控连续体模型箱
技术领域：
本发明涉及长线性地下结构振动台试验的连续体模型箱，尤其涉及一种用于多台阵振动台试验且能实现地震动输入可控的连续体模型箱。 
背景技术：
在地下结构的振动台试验中，将模型土放置在模型箱内来模拟无限地基，设计相应的模型箱试验装置是实现多台阵振动台试验的一个重要环节，迄今，振动台试验中所用的模型箱大都是单体模型箱，且所施加的地震激励多为一致激励，而用于长线性地下结构的多台阵振动台试验的连续体模型箱尚不多见，并且在与理论分析模型匹配上存在不足，倘若要检验、验证已有理论计算模型，必须要已知地震动输入，利用台阵系统，可以在各振动台台面输入水平纵向和水平横向地震动，输入水平纵向地震动，台面箱体地震动为输入地震动，为已知量，但各台面间的运动为往复拉伸压缩运动，其地震动输入为不可控量值，如在水平横向输入地震动，各台面产生往复错动，若台面间箱体能随其做线性运动，则中间箱体各点的地震动可按线性内插计算，可以用于理论计算模型的计算，因此设计合适的软连接箱体是试验地震动输入可控的关键，关系到试验的成败。 
发明内容：
为满足上述要求，本发明设计一种连续体模型箱，该连续体模型箱结构简单，由两端刚性模型箱和中间软连接箱体组成。 
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案： 
用于多台阵振动台试验实现地震动输入可控连续体模型箱，由刚性箱和软连接箱体相间连接组成，所述刚性箱由刚性材料制作而成，刚性箱可由角钢焊接而成钢框架，端部刚性箱由三个侧面即正立面、背立面、侧立面和底板组成，中间刚性箱由两个侧面即正立面、背立面和底板组成，软连接箱体同样是由正立面、背立面和底板组成，由此形成一个中空的连续体模型箱；所述软连接箱体的每一侧面由两对上下布置的万向节装置对及万向节装置间的弹簧垫板组成，所述万向节装置对包括两个可转动万向节和连接在两个对可转动万向节之间的钢梁组成，所述的两个可转动万向节包括一个可转动万向节固定端和一个可转动万向节滑动端。 
所述可转动万向节固定端由底支座、上部构件及连接底支座和上部构件的两道平面推力轴承组成，底支座可选用U型板，上部构件是由下部螺栓和焊接其上的立柱组成，立柱上留有螺孔，以便销钉连接钢梁；所述可转动万向节滑动端由底支座、上部构件及连接底支座和上部构件的两道平面推力轴承组成，底支座可选用U型板，上部构件是由下部螺栓和焊接其上U型支架组成，U型支架焊接在下部螺栓上，另外两侧面上留有螺孔，以便滑动轴承连接钢梁；钢梁一端通过销钉和万向节固定端上部构件相连，保证钢梁能在竖向非一致地震激励时绕万向节转动；另一端通过一对可滑动轴承和万向节滑动端上部构件相连，保证此端连接装置在横向水平非一致地震激励时能沿钢梁水平滑动；万向节装置对通过与可转动万向节固定端、可转动滑动端焊接的竖柱和振动台连接，保证两台振动台中间部分所用重量传递到振动台上。 
所述软连接箱体的底板是由铺设在两侧面下部的两钢梁之间的弹簧垫板组成，侧面底面的弹簧垫板与钢梁和刚性模型箱连接，所述弹簧垫板上下面由纵横布置的弹簧组成，之间布置竖向弹簧；上下面的纵向弹簧采用拉伸弹簧，保证软连接箱体在横向地震动作用下横向运动时纵向拉伸；上下面的横向弹簧及其间的竖向弹簧采用压缩弹簧，不仅起着固定纵向弹簧的作用，同时起着承受压力的作用，满足承载力要求且保证土体不下凸；既保证底板的刚性，满足承载力要求，又保证横向非一致激励下随着钢梁做横向运动，保证其在力的作用方向上能产生线性伸缩变形，软连接箱体底面弹簧垫板与刚性箱的底板设置在同一水平面处，底板能随端部模型箱底部钢板的的运动而运动。 
本发明的有益效果是：该连续体模型箱的软连接箱体竖向承载能力大，能支承传递土体及结构荷载，保证连续体模型箱的整体性和底面运动的一致性，适用于地下结构多台阵振动台试验，能保证各单个模型箱的横向相对自由运动，在模拟横向地震动作用中，中间软连接部分箱体内的地震动输入可按线性内插得到，保证各单体模型箱的地震动输入可控，数学模型简单，便于理论分析，此装置可用于长线性地下结构的多台阵振动台试验。 
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。 
图1是本发明连续体模型箱的一个实例的连接示意图。 
图2是本发明中可转动万向节装置对。 
图3是万向节固定端构造示意图。 
图4是万向节滑动端构造示意图。 
图5是侧面和底面弹簧垫板的构造示意图。 
图中:1.刚性箱，2.万向节装置对，3.弹簧垫板，4.刚性箱底板，5.竖柱6.万向节固定端上部构件，7.钢梁，8.万向节滑动端上部构件，9.万向节底支座，10.销钉，11.平面推力轴承，12.螺栓，13.U型支架，14.滑动轴承，15.横向压缩弹簧，16.纵向拉伸弹簧，17竖向压缩弹簧。 
具体实施方式
如图1-4所示，本发明提供一种可用于长线性地下结构的多台阵振动台试验中连续体模型箱的设计、制作。该连续体模型箱由刚性箱和软连接箱体组成，软连接箱体由四对图2的万向节对装置、侧面及底板弹簧垫板3组成，所述图2万向节装置对包括万向节固定端3和万向节滑动端4及连接在两个可转动万向节之间的钢梁7，钢梁一端通过销钉10和万向节固定端6相连，另一端通过滑动轴承11和万向节滑动端8相连；所述可转动万向节由底支座9和上部构件构成，底支座9和上部构件通过两道平面推力轴承11连为一体，以保证万向节能水平转动；万向节对装置通过与其焊接的竖柱5和振动台连接，侧面及底面弹簧垫板的构造如图5,纵向拉伸弹簧16能保证软连接箱体在横向地震动作用下横向运动时纵向拉伸，横向压缩弹簧15和竖向压缩弹簧17不仅起着固定纵向弹簧16的作用，同时起着承受压力的作用，保证土体不下凸；侧面和底面弹簧垫板按其受力特性铺设在钢梁之间，并与刚性模型箱1连接，底板能随端部模型箱底部钢板的的运动而运动，软连接箱体底板与刚性箱底板设置在同一水平面处；既保证底板的刚性，又保证横向非一致激励下的随着钢梁做横向运动，保证其在力的作用方向上能产生线性伸缩变形。 
图2万向节装置对保证各单体模型箱的相对平动、水平转动。该软连接装置竖向承载能力大，能支承传递土体及结构荷载，保证连续体模型箱的整体性和各单体模型箱运动的横向相对独立性以及软连接箱体的线性运动。 

Claims (3)

1.用于多台阵振动台试验实现地震动输入可控连续体模型箱，其特征在于：由刚性箱和软连接箱体相间连接组成，所述刚性箱由刚性材料制作而成，刚性箱可由角钢焊接而成钢框架，端部刚性箱由三个侧面即正立面、背立面、侧立面和底板组成，中间刚性箱由两个侧面即正立面、背立面和底板组成，软连接箱体同样是由正立面、背立面和底板组成，由此形成一个中空的连续体模型箱；所述软连接箱体的每一侧面由两对上下布置的万向节装置对及万向节装置间的弹簧垫板组成，所述万向节装置对包括两个可转动万向节和连接在两个对可转动万向节之间的钢梁组成，所述的两个可转动万向节包括一个可转动万向节固定端和一个可转动万向节滑动端。
2.根据权利要求1所述的用于多台阵振动台试验实现地震动输入可控连续体模型箱，其特征在于：所述可转动万向节固定端由底支座、上部构件及连接底支座和上部构件的两道平面推力轴承组成，底支座可选用U型板，上部构件是由下部螺栓和焊接其上的立柱组成，立柱上留有螺孔，以便销钉连接钢梁；所述可转动万向节滑动端由底支座、上部构件及连接底支座和上部构件的两道平面推力轴承组成，底支座可选用U型板，上部构件是由下部螺栓和焊接其上U型支架组成，U型支架焊接在下部螺栓上，另外两侧面上留有螺孔，以便滑动轴承连接钢梁；钢梁一端通过销钉和万向节固定端上部构件相连，保证钢梁能在竖向非一致地震激励时绕万向节转动；另一端通过一对可滑动轴承和万向节滑动端上部构件相连，保证此端连接装置在横向水平非一致地震激励时能沿钢梁水平滑动；万向节装置对通过与可转动万向节固定端、可转动滑动端焊接的竖柱和振动台连接，保证两台振动台中间部分所用重量传递到振动台上。
3.根据权利要求1所述的用于多台阵振动台试验实现地震动输入可控连续体模型箱，其特征在于：所述软连接箱体的底板是由铺设在两侧面下部的两钢梁之间的弹簧垫板组成，侧面底面的弹簧垫板与钢梁和刚性模型箱连接，所述弹簧垫板上下面由纵横布置的弹簧组成，之间布置竖向弹簧；上下面的纵向弹簧采用拉伸弹簧，保证软连接箱体在横向地震动作用下横向运动时纵向拉伸；上下面的横向弹簧及其间的竖向弹簧采用压缩弹簧，不仅起着固定纵向弹簧的作用，同时起着承受压力的作用，满足承载力要求且保证土体不下凸；软连接箱体底面弹簧垫板与刚性箱的底板设置在同一水平面处，底板能随端部模型箱底部钢板的的运动而运动。
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