CN103790187A - 多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱支撑系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱支撑系统，该支撑系统设置在模型箱周边，所述的支撑系统包括钢板维护结构、型钢结构和加强肋条，所述的钢板维护结构由钢板加工成与模型箱外形相匹配的维护框，所述的型钢结构与加强肋条焊接在钢板围护结构外表面。与现有技术相比，本发明具有满足试验对于支撑强度的要求，保证试验安全顺利进行等优点。

Description

多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱支撑系统
技术领域
本发明涉及一种模型箱支撑系统，特别涉及一种多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱支撑系统。
背景技术
随着地下结构震害的发生，地下结构抗震的相关研究受到了广泛的重视。振动台模型试验是进行地下结构抗震分析的重要方法，得到了广泛的使用和认可。地下结构和地上结构地震响应的一个重要的区别在于，地下结构位于岩土介质之中，在地震作用下，结构和岩土介质相互作用，表现出不同的振动特性。通过在土箱中放置模型岩土材料和地下结构模型，可以模拟地下结构和岩土介质的相互作用，对于研究地下结构地震响应和震害机理，具有重要的意义。因此试验用土箱是进行地下结构振动台试验的必要装备。由于地质条件的非均匀性和地震波传播的波动特性，地震作用下，隧道除了在断面方向受到岩土介质变形的影响，在沿隧道纵向，也将受到岩土介质剪切变形和蠕动效应的影响。过去隧道结构的振动台实验由于条件的限制，主要局限在模拟一致激励以或者垂直方向剪切变形对隧道断面的影响。随着多点振动台的投入使用，对于隧道结构整体进行纵向非一致激励的振动台模型试验已经成为可能，这对于模型实验用土箱的性能提出了新的要求。
一种广泛使用的实验土箱为刚性土箱，国内杨林德教授等人曾使用刚性土箱对地下盾构隧道管段进行振动台试验。刚性土箱可以使用单个振动台模拟地下结构在一致激励作用下的地震响应。刚性土箱不足在于不具备变形能力，不能模拟场地在地震作用下非一致变形对隧道结构的影响。
另一种广泛使用的实验土箱为剪切式土箱。剪切式土箱通过使用单个振动台，可以模拟岩土介质在垂直于地面方向的变形，从而对隧道结构断面形成剪切作用。剪切土箱的不足在于不能模拟沿隧道纵向的非一致激励效应，不能考虑土层纵向的蠕动变形，也不能用于多点振动台实验。
用于多点振动台实验的分段式土箱具有沿隧道纵向的弯曲变形和蠕动能力，可以用于地下结构多点振动台实验。通过在不同的振动台上输入不同的地震波，该种土箱可以对隧道结构沿轴向的非一致作用。
该种分段式土箱要求一种高性能的土箱支撑结构。过去的土箱，尺度较小，主要用角钢和钢板，木材等制作土箱的支撑体系。这样的支撑结构刚度小，可以用于几米尺度的土箱结构。但是多点振动台试验要求的土箱长度约几十米至上百米，传统的支撑体系无法满足试验对于土箱刚度的要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可满足试验对于支撑强度的要求，保证试验安全顺利进行的测量准确的多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱支撑系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱支撑系统，该支撑系统设置在模型箱周边，其特征在于，所述的支撑系统包括钢板维护结构、型钢结构和加强肋条，所述的钢板维护结构由钢板加工成与模型箱外形相匹配的维护框，所述的型钢结构与加强肋条焊接在钢板围护结构外表面。
所述的钢板维护结构选用的钢板的为厚钢板，其厚度为10～20mm，钢板维护结构的作用是支撑模型土材料，防止土体在实验中外漏。采用厚钢板，以满足刚度要求。
所述的型钢结构为丁字钢，多个丁字钢纵向平行焊接在钢板维护结构上，相邻丁字钢间的间距为250～500mm，作用是加强维护结构，提高支撑结构的自震频率。
所述的加强肋条为厚钢板，其厚度为6～12mm。
所述的加强肋条设有两条，水平设置在钢板维护结构顶部和一半高度处，防止型钢加强结构在荷载作用下失稳屈曲。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.满足试验对于支撑强度的要求，保证试验安全顺利进行。
2.支撑体系刚度大，在振动中，支撑系统的振动不对模型土的振动产生影响。
3.支撑体系的重量不易过大，以免超过振动台的能力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示，一种多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱支撑系统，该支撑系统设置在模型箱周边，其特征在于，所述的支撑系统包括钢板维护结构1、型钢结构2和加强肋条3，所述的钢板维护结构1由钢板加工成与模型箱外形相匹配的维护框，所述的型钢结构2与加强肋条3焊接在钢板围护结构1外表面。
钢板维护结构1根据强度和刚度验算的结果确定维护结构具体尺寸和材料。维护钢板结构选用钢板，所述的钢板维护结构选用的钢板的为厚钢板，其厚度为10～20mm，钢板维护结构的作用是支撑模型土材料，防止土体在实验中外漏。采用厚钢板，以满足刚度要求。
所述的型钢结构2选用强度和稳定性验算得到的相应尺寸的丁字钢，多个丁字钢纵向平行焊接在钢板维护结构上，相邻型钢间距根据刚度和强度要求计算确定。相邻丁字钢间的间距为250～500mm，作用是加强维护结构，提高支撑结构的自震频率。
所述的加强肋条3为厚钢板切割制成，其厚度为6～12mm。所述的加强肋条设有两条，水平设置在钢板维护结构顶部和一半高度处，防止型钢加强结构在荷载作用下失稳屈曲。

Claims (5)

1.一种多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱支撑系统，该支撑系统设置在模型箱周边，其特征在于，所述的支撑系统包括钢板维护结构、型钢结构和加强肋条，所述的钢板维护结构由钢板加工成与模型箱外形相匹配的维护框，所述的型钢结构与加强肋条焊接在钢板围护结构外表面。
2.根据权利要求1所述的一种多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱支撑系统，其特征在于，所述的钢板维护结构选用的钢板的为厚钢板，其厚度为10～20mm。
3.根据权利要求1所述的一种多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱支撑系统，其特征在于，所述的型钢结构为丁字钢，多个丁字钢纵向平行焊接在钢板维护结构上，相邻丁字钢间的间距为250～500mm。
4.根据权利要求1所述的一种多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱支撑系统，其特征在于，所述的加强肋条为厚钢板，其厚度为6～12mm。
5.根据权利要求1或4所述的一种多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱支撑系统，其特征在于，所述的加强肋条设有两条，水平设置在钢板维护结构顶部和一半高度处。
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