CN108729476A - 一种水下振动台下凹式防水结构 - Google Patents

一种水下振动台下凹式防水结构 Download PDF

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练继建
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D31/00—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
    • E02D31/02—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution against ground humidity or ground water
    • E02D31/025—Draining membranes, sheets or fabric specially adapted therefor, e.g. with dimples

Abstract

一种水下振动台下凹式防水结构，涉及土木、水利等的水下振动台试验技术领域，采用双层的下凹式防水布，在保证具有良好防水效果的前提下降低了水体的扰动效果，具有突出的有益效果结构采用双层下凹防水布，振动台在运行过程中防水布在水平方向伸缩变形，保证振动台工作过程中的持续挡水效果；采用下凹式防水形式有效降低了防水结构占据水体的体积，且不占据上层试验水体，降低了变形过程对水体的扰动影响；采用加筋肋与连接铰保证了防水结构在变形过程中的竖向承载能力，使得防水结构内部可不用充气；设置排水管可有效将深入防水结构内部的水体快速排出。此外，该防水结构设计简单，适用性能较高，具有良好的运用前景。

Description

一种水下振动台下凹式防水结构
技术领域
本发明涉及土木、水利等的水下振动台试验技术领域，是一种水下振动台的防水结构。
背景技术
随着流固耦合研究的不断发展，以及涉水结构物在地震中破坏现象的不断增多，工程界与科学界逐渐认识到地震-水动力耦合激励对结构响应的重要影响。为此，地震工程模拟研究逐渐由单一的无水研究逐渐转变为考虑动水压力、波浪、海流等水动力作用下的多场耦合动力研究。地震工程模拟研究振动台(台阵)也逐渐由无水环境发展为有水环境，甚至开始考虑动水环境。
由于设备条件的限制，现有的振动台仅可模拟局部振动，且采用大型作动器保证台体的运动。这势必使得振动台台体与基础之间存在较大的间隙。为此，必须采用适当的防水措施，保证台体在运动过程中，试验水体不会渗漏进入间隙，造成机械设备的破坏。目前，对于水下振动台(台阵)设施，多采用充气式防水气囊，其包裹住振动台台体与基础之间的间隙，并在间隙里进行充气，使得气囊鼓起。该方法结构简单，但对振动台基础的密封要求较高，且一旦防水袋发生漏水则会严重威胁振动台设备的安全运行。然而，气囊防水在运行过程中均需充气鼓起，这会占据试验水体一定的体积，且振动台在运行过程中，气囊的变形会造成周边水体的较大扰动。因此，采用气囊防水方式在一定程度上会造成地震-水动力耦合模拟效果的失真，从而影响试验过程，使得试验精度降低或试验失败。
为此，有必要提出一种结构简单的振动台防水结构，其既可保证良好的防水效果，具有良好的适用性能，也可降低振动台运行过程中水体的扰动影响。
发明内容
本申请旨在提出一种适用于土木、水利等工程领域的振动台防水结构，该结构既具备良好的防水效果，也可降低振动台运行过程中水体的扰动影响，保证地震-水动力耦合作用的真实再现，且结构简单，易于设计。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种水下振动台下凹式防水结构，包括上层防水布、下层防水布，其中上层防水布与下层防水布均为下凹形式，上层防水布与下层防水布之间设置5～10个加筋肋，并通过连接铰分别与上层防水布、下层防水布连接，下层防水布设置排水管；上层防水布与下层防水布两端分别固定于锚固点之上，所述的锚固点(6)设置在混凝土基础(7)与振动台台体(8)上；所述的混凝土基础与振动台台体之间设有若干水平作动器，振动台台体底部设有若干竖向作动器。
进一步的，所述的振动台台体为圆形或方形，对于圆形振动台台体，各点处的上层防水布、下层防水布截面与尺寸均保持不变；对于方形振动台台体，拐角处的上层防水布、下层防水布尺寸稍大于侧边处，整体形成扭曲面。
进一步的，加筋肋为薄钢片或其他刚性材料，并保证上层防水布与下层防水布变形过程中间距保持不变；
进一步的，上层防水布与下层防水布长度均为混凝土基础与振动台台体间隙的2～3倍；上层防水布与下层防水布均采用隔水土工布，保证防水效果。每层防水布设置锚固点数量均为64个，均匀分布。
进一步的，水平作动器数量为32个，竖向作动器数量为8个。
本发明的有益效果是：
一种水下振动台下凹式防水结构，采用双层的下凹式防水布，在保证具有良好防水效果的前提下降低了水体的扰动效果，具有突出的有益效果。结构采用双层下凹防水布，振动台在运行过程中防水布在水平方向伸缩变形，保证振动台工作过程中的持续挡水效果；采用下凹式防水形式有效降低了防水结构占据水体的体积，且不占据上层试验水体，降低了变形过程对水体的扰动影响；采用加筋肋与连接铰保证了防水结构在变形过程中的竖向承载能力，使得防水结构内部可不用充气；设置排水管可有效将深入防水结构内部的水体快速排出。此外，该防水结构设计简单，适用性能较高，具有良好的运用前景。
附图说明
图1一种水下振动台下凹式防水结构纵剖面图；
图2一种水下振动台下凹式防水结构横剖面图；
图3一种水下振动台下凹式防水结构运动后纵剖面图。
图中1、上层防水布；2、下层防水布；3、加筋肋；4、连接铰；5、排水管；6、锚固点；7、混凝土基础；8、振动台台体；9、水平作动器；10、竖向作动器；11、试验水体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见附图1、2、3，本发明水下振动台下凹式防水结构包括上层防水布1、下层防水布2，其中，上层防水布1与下层防水布2均为下凹形式，且长度均为混凝土基础7与振动台台体8间隙的2～3倍。本发明中振动台台体8可为圆形或方形两种结构，对于圆形振动台台体8，各点处的上层防水布1、下层防水布2截面与尺寸均保持不变；对于方形振动台台体8，拐角处的上层防水布1、下层防水布2尺寸稍大于侧边处，整体形成扭曲面。本发明上层防水布1与下层防水布2均采用隔水土工布，保证防水效果。上层防水布1与下层防水布2之间设置5～10个加筋肋3，加筋肋3为薄钢片或其他刚性材料，通过连接铰4分别与上层防水布1、下层防水布2连接；加筋肋3可维持较大的竖向刚度，而水平方向可随意移动，从而有效保证上层防水布1与下层防水布2变形过程中间距保持不变；下层防水布2设置排水管5，保证上层防水布1渗漏下的水体可快速排出；混凝土基础7与振动台台体8分别设置锚固点6，上层防水布1与下层防水布2两端分别固定于锚固点6之上。本发明中每层防水布设置锚固点6数量均为64个，均匀分布，但不限于上述个数，应以牢固固定上层防水布1与下层防水布2，且保证具有良好防水效果为原则。所述的混凝土基础(7)与振动台台体(8)之间设有若干水平作动器(9)，振动台台体(8)底部设有若干竖向作动器(10)。
本发明实施例中，振动台台体8台面为正方形时，尺寸为6×6m，载重为150t，工作水深3m，水平与竖向最大行程0.5m；水平作动器9数量为32，竖向作动器10数量为8；混凝土基础7与振动台台体8间隙为1.5m；上层防水布与下层防水布在最小间隙处的长度为3m，最大间隙(拐角)处的长度为4.5m；加筋肋竖向长度为0.5m。
运行过程中，水平作动器9与竖向作动器10推动振动台台体8发生位移或转角，振动台台体8通过锚固点6带动上层防水布1、下层防水布2等进行运动；运动过程中由于加筋肋3与连接铰4的作用，上层防水布1与下层防水布2发生变形(拉伸、收缩或位移等)，但其间距始终保持不变；由于下凹形式防水结构并不处于试验水池上方，且变形造成的试验水体11影响较小，从而保证试验过程中水环境的真实再现。

Claims (7)

1.一种水下振动台下凹式防水结构，其特征是：包括上层防水布(1)、下层防水布(2)，其中上层防水布(1)与下层防水布(2)均为下凹形式，上层防水布(1)与下层防水布(2)之间设置5～10个加筋肋(3)，并通过连接铰(4)分别与上层防水布(1)、下层防水布(2)连接，下层防水布(2)设置排水管(5)；上层防水布(1)与下层防水布(2)两端分别固定于锚固点(6)之上，所述的锚固点(6)设置在混凝土基础(7)与振动台台体(8)上；所述的混凝土基础(7)与振动台台体(8)之间设有若干水平作动器(9)，振动台台体(8)底部设有若干竖向作动器(10)。
2.根据权利要求1所述的水下振动台下凹式防水结构，其特征是：所述的振动台台体(8)为圆形或方形，对于圆形振动台台体(8)，各点处的上层防水布(1)、下层防水布(2)截面与尺寸均保持不变；对于方形振动台台体(8)，拐角处的上层防水布(1)、下层防水布(2)尺寸稍大于侧边处，整体形成扭曲面。
3.根据权利要求1所述的水下振动台下凹式防水结构，其特征是：加筋肋(3)为薄钢片或其他刚性材料，并保证上层防水布(1)与下层防水布(2)变形过程中间距保持不变。
4.根据权利要求1所述的水下振动台下凹式防水结构，其特征是：上层防水布(1)与下层防水布(2)长度均为混凝土基础7与振动台台体(8)间隙的2～3倍。
5.根据权利要求1-4任一项所述的水下振动台下凹式防水结构，其特征是：上层防水布(1)与下层防水布(2)均采用隔水土工布，保证防水效果。
6.根据权利要求1所述的水下振动台下凹式防水结构，其特征是：每层防水布设置锚固点(6)数量均为64个，均匀分布。
7.根据权利要求1所述的水下振动台下凹式防水结构，其特征是：水平作动器(9)数量为32个，竖向作动器(10)数量为8个。
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