CN109029893A - 一种适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置，包括：包括至少两个震动单元，在每个震动单元上固定有一个主动台，至少有一对相邻的主动台之间设置有随动台，其特征在于，所述的震动单元包括施力装置、基础结构、导力装置、电流变液、刚度控制装置、阻尼控制装置、正、负极板、防渗篷布和用来连接施力装置和刚度控制装置的连接构件、主动台和随动台；在支撑台靠近随动台的一侧均固定有随动柱，随动台的两端分别通过双头弹性球铰与一个随动柱相连；所述的双头弹性球铰包括两个球形铰，一个球形铰的铰杆内部空心，直径略大，在杆端部设置有伸缩孔；另一个球形铰的铰杆直径略小，通过所述伸缩孔在较大直径铰杆内部滑动。本发明可以应用在多点地震动试验进行人工边界的连续型模拟。

Description

一种适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置

技术领域

本发明涉及结构地震模拟装置，具体的说，是指基于粘弹性人工边界理论的适用于多点地震动试验的模拟，尤其是离散多点输入模拟地震动实际连续输入。

背景技术

由于工程技术水平的发展，建筑结构往往朝着大型化发展，并且它们都承担这重要的社会功能，加之我国处在环太平洋地震带和欧亚地震带之间，地震频发，因此对于这类结构的抗震问题应当给予高度重视。对于大跨结构的地震反应分析，需要顾及地震传播过程中的行波效应、相干效应和局部场地效应等，所以必须考虑地震动的时间和空间变化，分析大跨结构的多维多点的地震动激励。

现有的地震振动台往往是针对结构直接输入位移、速度又或者加速度，但是基于粘弹性人工边界理论分析结构和地基的相互作用，是在人工边界的节点处施加荷载。目前的地震模拟装置一方面大多数是针对地震动的多维一致激励，无法满足当下大跨结构的地震动试验模拟对于时间和空间差异性的需求，另一方面此类装置没有考虑地震波在无限域地基中的传播效应，造成试验结果的偏差。同时对于大跨结构离散形式的多点输入，诸如桥梁，一般可以采用多个振动台进行联合试验，但是对于混凝土重力坝此类结构进行多点地震动试验时，如何将离散的多点输入转化成为模拟地震动实际连续输入，恰恰是问题的关键。并且对于地震动的多点输入，往往需要采用多个振动台设备，现有的地震模拟装置是一种综合性的高技术产品，价格昂贵，结构复杂且大型，同时进行多台设备共同试验显得不太现实。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置，该装置能够模拟地基边界，实现刚度阻尼可调功能，并在人工边界上输入等效荷载，同时可以实现大跨结构离散多点输入模拟地震动实际连续输入。本发明采取以下技术方案：

一种适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置，包括：包括至少两个震动单元，在每个震动单元上固定有一个主动台，至少有一对相邻的主动台之间设置有随动台，其特征在于，所述的震动单元包括施力装置、基础结构、导力装置、电流变液、刚度控制装置、阻尼控制装置、正、负极板、防渗篷布和用来连接施力装置和刚度控制装置的连接构件、主动台和随动台,其中，

所述基础结构包括基座、支撑台和支撑柱；所述支撑台通过所述支撑柱安装在所述基座上方；并且所述支撑台设有能容纳刚度控制装置下部穿出的圆形开孔，导力装置置于支撑台上,施力装置置于基础结构的基座上；

所述导力装置为下部开口的筒状结构，包括导力器、接触筒、水平导力板和竖直导力板；导力器包括导力器盖、导力器外壁和固定于其内的下面开口的导力器内壁，所述水平导力板和所述竖直导力板都固接于导力器外壁；所述接触筒置于导力器内壁里；

所述的刚度控制装置为筒状结构，置于接触筒内，包括刚度控制器、片状环向弹簧和碟形弹簧；刚度控制器为筒状结构，包括位于中部的控制轴、顶部、侧壁以及位于下部并与控制轴固定连接的调节器，在刚度控制器顶部开设有出口，在侧壁上也开设有狭长的出口，所述片状环向弹簧和所述碟形弹簧一端置于所述刚度控制器内，分别连接到控制轴的侧向及上部，另一端分别由所述刚度控制器的侧壁以及顶部开设的出口穿出，环绕所述刚度控制器的侧壁及置于所述刚度控制器顶上；所述片状环向弹簧的外端部固接在所述接触筒内壁；碟形弹簧的底部固定连接有圆盘；通过旋转所述刚度控制器底部的调节器，将部分所述片状环向弹簧和部分所述碟形弹簧旋入并压缩于所述刚度控制器内，在控制轴的下部设置有防渗轴承；

所述防渗蓬布闭合式的固接在所述导力装置下部和刚度控制器内部，防渗蓬布与防渗轴承的外周边密封连接，并与导力器内壁的内周边密封连接，电流变液位于由导力器内壁和防渗蓬布围成的腔体内；

所述的刚度控制装置位于防渗轴承上部部分置于所述导力装置内，并沉浸在电流变液中，位于防渗轴承下部部分由所述导力装置下部开口穿出；

在所述导力器内壁的两侧各留有一块容置空间，用于容纳正、负极板；阻尼控制装置，用于调节加载在正、负极板上的电压的大小；

所述的施力装置包括X向施力器、Y向施力器、Z向施力器、第一活动平台和第二活动平台，第一活动平台置于所述第二活动平台上，第二活动平台置于基础结构基座上；所述Z向施力器固定在所述第一活动平台上，其施力杆与连接构件的下部固定连接；所述X向施力器固定在所述第二活动平台上，其施力杆水平固定在所述第一活动平台的侧向板上，用于向第一活动平台施加X向的力；所述Y向施力器固定在所述基座上，其施力杆水平固定在所述第二活动平台的侧向板上，用于向第二活动平台施加Y向的力；所述X向施力器的施力杆和Y向施力器的施力杆呈直角关系；

所述的连接构件上部与调节器固定连接；

所述的主动台固定于导力器的上部，并与导力器、所述的水平导力板和竖直导力板固定连接；

在支撑台靠近随动台的一侧均固定有随动柱，随动台的两端分别通过双头弹性球铰与一个随动柱相连；所述的双头弹性球铰包括两个球形铰，一个球形铰的铰杆内部空心，直径略大，在杆端部设置有伸缩孔；另一个球形铰的铰杆直径略小，通过所述伸缩孔在较大直径铰杆内部滑动。

优选地，通过在较小直径铰杆的杆端部的固定盘限定两个铰杆之间的最大相对位移。震动单元的支撑柱与支撑台之间通过平衡弹簧相连。随动台与主动台之间通过弹性材料相连接；在较大直径铰杆内部填充有弹性材料。所述水平导力板沿所述导力器纵向分布，水平嵌套并固接在所述导力器外壁；所述竖直导力板沿所述导力器外壁呈十字分布，竖向嵌合并固接在所述水平导力板层间。所述的导力器外壁截面是圆形，导力器内壁截面是正方形。三个方向的施力器的结构相同，每个施力器包括施力杆和通过轴承连接到施力杆的套筒，在套筒上固定有定位轴，通过对定位轴的定位改变施力杆的方位，Z向施力器的施力杆为竖直方向，X向施力器和Y向施力器施力杆为水平方向。所述的连接构件包括开设有操作口并置于第一活动平台上的筒形壳体，连接构件的侧向设有两块突出部，所述两块突出部各布置有与所述筒形壳体内壁相接触的滚轮。

本发明具有的优点和积极效果是：

一)通过控制刚度控制装置底部的调节器，将部分片状环向弹簧和碟形弹簧旋入并压缩于片状刚度控制器和碟形刚度控制器内，以此改变外部弹簧的长度，实现多向的刚度可调功能。

二)通过调节调压器，改变电场强度同时改变电流变液的粘性，抑制各向弹簧结构的振动，由此实现多向阻尼系数可控的功能。

三)本装置设计能够同时调节多向刚度和阻尼，并实现在节点处施加多向等效荷载，可以直接进行多点地震动试验。

四)本装置的采用随动台的形式，实现离散多点输入到模拟地震动实际连续输入。

五)本装置设计形式简单，制作成本较低，可便于大量制造进行分布式的安装试验。

附图说明

图1为本装置结构示意图。

图2为本装置部分结构俯视图。

图3为震动单元结构示意图。

图4为刚度、阻尼控制装置结构示意图。

图5为刚度、阻尼控制装置部分结构俯视图。

图6为施力装置俯视图。

图7为双头弹性球铰结构示意图。

图8为Z向施力器三维示意图。

图9为刚度、阻尼控制装置拆分三维示意图。

图中：1、导力装置；101、导力器盖；102、接触筒；103、导力器；1031、导力器内壁；1032、导力器外壁；104、竖直导力板；105、水平导力板；106、容置空间；2、电流变液；3、刚度控制装置；301、碟形弹簧；302、片状环向弹簧；303、刚度控制器；303a、环向刚度控制器；303b、纵向刚度控制器；303c、圆盘；304、防渗轴承；305、调节器；306、控制器合封盖；307、控制轴；4、阻尼控制装置；401、整流器；402、电源；403、调压器；404、导线；5、正、负极板；6、防渗蓬布；7、施力装置；701、X向施力器；702、Y向施力器；703、Z向施力器；704、第一活动平台；705、第二活动平台；706、连接构件；7a、操作口；7b、滚轮；7c、脚轮；7d、侧向板；8、基础结构；801、基座；802、支撑柱；803、支撑台；804、平衡弹簧；a、主动台；b、随动台；b1、随动柱；b2、双头弹性球铰；b21、球座；b22、球头；b23、铰杆；9、弹性材料

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图。

本发明的适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置由以下部分组成：导力装置1、电流变液2、刚度控制装置3、阻尼控制装置4、正、负极板5、防渗蓬布6、施力装置7、基础结构8、主动台a和随动台b。

各结构详细说明如下：

所述导力装置1整体为筒状结构包括导力器103、接触筒102、水平导力板105和竖直导力板104；导力器103包括导力器盖101、圆筒形的导力器外壁1032和固定于其内的下面开口的正方体形导力器内壁1031。所述水平导力板105和所述竖直导力板104都固接于导力器外壁1032，所述接触筒102嵌套于所述导力器103内；所述导力器盖101内表面光滑且旋紧于所述导力器103顶部；所述的导力器为外壁1032截面是圆形，内壁1031截面是正方形的筒状结构，且所述导力器103上端开口与所述导力器101盖充分咬合；同时在所述导力器103两侧留有两块容置空间106；所述的两块容置空间106为在所述导力器103内两侧的扁平长方体腔室；所述的接触筒102为上、下端充分开口的筒状结构，并且所述接触筒102内、外壁面光滑，并正好嵌套于所述导力器103内部；所述水平导力板105沿所述导力器103纵向分布，水平嵌套并固接在所述导力器外壁1032；所述竖直导力板104沿所述导力器外1032壁呈十字分布，竖向嵌合并固接在所述水平导力板105层间。

所述的刚度控制装置3包括刚度控制器303、片状环向弹簧302和碟形弹簧301；所述刚度控制器303为筒状结构，所述片状环向弹簧302和所述碟形弹簧301一端置于所述刚度控制器303内并分别固定在控制轴307和圆盘303c上，另一端分别由所述刚度控制器303的侧壁以及顶部预留的出口穿出，环绕所述刚度控制器303的侧壁及置于所述刚度控制器303顶上。

其中所述刚度控制器303为：纵向刚度控制器303b同轴固接在环向刚度控制器303a内部顶端，控制轴307上端部通过轴承安装在所述纵向刚度控制器303b顶部中心，控制器合封盖306穿过所述控制轴307旋紧在刚度控制器303底端；所述环向刚度控制器303a为上端封闭、下端开口的筒状结构，在环向刚度控制器303a的顶面和纵向刚度控制器303b接合处开有可供碟形弹簧301穿出的控制口，下端外壁处留有螺纹，并且环向刚度控制器303b侧壁留有可供片状环向弹簧302穿出的矩形控制缝；所述纵向刚度控制器303b为上、下端开口的环箍结构，其内壁的上半部分设有与碟形弹簧301充分咬合的螺纹，下半部分光滑，且纵向刚度控制器303b下半部分的内径略小于上半部分的内径；所述控制轴307整体为圆柱体，位于纵向刚度控制器303b和控制器合封盖306部分段呈正六边柱形，且控制轴307上端六边形段套有圆盘303c，下端安装有表面做过防渗处理的防渗轴承304；该圆盘303c中心留有与控制轴307上端六边形段完全咬合的正六边形孔，且圆盘303c侧壁留有与纵向刚度控制器303b上部完全咬合的螺纹；所述控制器合封盖306和调节器305中心都留有与所述控制轴307下端六边形段完全咬合的正六边形孔；所述片状环向弹簧302的外端部固接在所述接触筒102内壁；在所述刚度控制器303底部的控制器合封盖306内侧壁留有螺纹，可供连接构件安装。

所述防渗蓬布6闭合式的固接在所述导力装置1下部和刚度控制器303内部，防渗蓬布6与防渗轴承304的外周边密封连接，并与导力器内壁1031的内周边密封连接，电流变液2位于由导力器内壁1031和防渗蓬布6围成的腔体内。

所述阻尼控制装置4包括电源402、整流器401、调压器403和导线404；所述电源402、所述整流器401、所述调压器403通过所述导线404将所述正、负极板5连接成为整体。

所述刚度控制装置3位于防渗轴承304上部部分置于所述导力装置1内，并沉浸在电流变液2中，位于防渗轴承304下部部分由所述导力装置1下部开口穿出，同时所述正、负极5板插入并固定于所述导力装置1两侧的容置空间106，并且所述阻尼控制装置4置于所述导力装置1外并与所述正、负极板5焊接；此时旋转所述刚度控制装置3底部的调节器305，并用螺母旋紧在调节器305侧部固定孔，将部分片状环向弹簧302和部分碟形弹簧301旋入并压缩于所述刚度控制器303内，从而改变所述刚度控制器303外部弹簧刚度；同时调节外接调压器403改变所述正、负极板5之间的场强并相应改变所述电流变液2的粘性，利用电流变液2的粘性抑制各向弹簧的振动，从而控制阻尼系数。

所述的施力装置7包括X向施力器701、Y向施力器702、Z向施力器703、连接构件706、第一活动平台704和第二活动平台705；所述Z向施力器703竖直固定在所述第一活动平台704上，并且施力杆通过螺母固定在所述连接构件706下部；所述X向施力器701水平固定在所述第二活动平台705上，并且施力杆通过螺母固定在所述第一活动平台704的侧向板7d；所述Y向施力器702水平固定在所述基座801上，同时和所述X向施力器701的固定施力方向在水平面成90度，并且施力杆通过螺母固定在所述第二活动平台705的侧向板7d；同时所述第一活动平台704置于所述第二活动平台705上。

其中所述第一活动平台704两侧有两块侧向板7d，所述侧向板7d下边缘和所述第一活动平台704侧向边缘固接；同时所述第一活动平台704另外两侧横向水平布置滚轮7b；所述第一活动平台705底端布置脚轮7c。

所述第二活动平台705两侧有两块侧向板7d，所述侧向板7d下边缘和所述第二活动平台705侧向边缘固接；同时所述第二活动平台705另外两侧横向水平布置滚轮7b；所述第二活动平台705底端布置脚轮7c。

所述的所述连接构件706上部开口且呈圆柱形，上部外周壁有和所述控制器合封盖306内侧壁充分咬合的螺纹，并旋紧在控制器合封盖306内侧壁；在所述连接构件706侧向有两块突出部，在所述两块突出部各竖向水平布置滚轮7b；所述连接构件表面设有一操作口7a，通过所述操作口7a便于进行调节器305控制。

所述基础结构8包括基座801、支撑台803、支撑柱802；所述支撑台803固定在所述四个支撑柱802上方，并采用平衡弹簧804进行连接，同时所述支撑柱802下端固接在所述基座上801；其中所述平衡弹簧804上、下两端分别固定在刚性套盒内，再用两侧的套盒分别固接在所述支撑台803和所述支撑柱802之间；并且所述支撑台803正中心有能容纳刚度控制装置3下部穿出的圆形开孔，和能容纳导力器外壁1032、水平导力板105和竖直导力板104固接的圆形凹槽，将所述导力器外壁1032下部固接在所述圆形凹槽上，同时所述刚度控制装置3下部穿过该圆形开孔，并且所述刚度控制装置3下部不与所述支撑台803接触。

所述主动台a下表面中心有能容纳导力器外壁1032、水平导力板105和竖直导力板104固接的圆形凹槽，所述主动台a通过该圆形凹槽安装固定在所述导力器103上部；所述随动柱b1并排固接在所述支撑台803的一侧，所述随动台b通过双头弹性球铰b2安装在两个支撑台803相邻侧的随动柱b1上方，并且在所述随动台b周壁用弹性材料9包裹，和所述主动台a连接，在所述随动台b安装时需要保证主动台a台面和随动台b台面在同一平面上，同时为了保证所述随动台b和所述主动台a的无缝结合，所述随动台b和所述主动台a均采用矩形设计形式。

所述双头弹性球铰b2由两个球形铰组成，一个球形铰的铰杆b23内部空心，直径略大，在杆端部有一伸缩孔，另一个球形铰的铰杆b23直径略小，通过所述伸缩孔在较大直径铰杆b23内部滑动，并通过在小直径铰杆的杆端部的固定盘，保证两个铰杆b23的最大相对位移，在所述较大直径的铰杆b23内部空隙处填充弹性材料9，同时在球座b21中通过静压油源提供润滑液，从而球头b22可以产生小摩擦转动；所述双头弹性球铰b2使其两端的结构物件连接成整体，既能传递作用，又能保持一定的相对运动，还能缓和部分冲击。

至此完成各个部件的详细介绍。

本装置实施原理如下：

利用4根所述支撑柱802上端的平衡弹簧804来承受试验对象和装置本身的静荷载，同时保证支撑台803及上部结构的相对可动性(目的是使施力装置7施加的作用力能都良好的作用在试验对象上)。然后将所述的施力装置7通过施力器分别固定安装在所述第一活动平台704、所述第二活动平台705和基座801上，利用所述第一活动平台704和所述第二活动平台705的侧向板7d将作用力传递给所述连接构件706和所述刚度控制装置3，经由调节后的所述刚度控制装置3和所述阻尼控制装置4的综合作用，作用力向外扩散传到至导力器103和主动台a，再利用主动台a和随动柱b1一定程度的带动随动台b做地震动的模拟，将地震动波源转化为作用在节点处的等效荷载，实现离散多点输入到模拟地震动实际连续输入。

由此，通过旋转刚度控制器303底部的调节器305，改变刚度情况，同时利用阻尼控制装置4中的调压器403调节加载在正、负极板5上的电压的大小，改变阻尼情况，实现试验基础人工边界情况的模拟，并通过施力装置2施加的等效荷载作用在模拟的人工边界上，后依次向外传递并最终作用在试验结构上，以此模拟结构-地震动力的相互作用。

下面介绍三种不同情况下的实施模式。

实施例一：基于粘弹性人工边界理论，在进行结构地震动一致激励的模拟时，可以直接采用单个震动单元，将试验对象直接安装在震动单元上的主动台a台面即可进行试验。

实施例二：基于粘弹性人工边界理论，在进行结构多点地震动试验模拟时，诸如大跨桥梁和多个输电塔架等，这样离散型的的多点输入模式，可采用多个震动单元，将试验对象的输入点分别安装在不同的主动台a台面上即可进行试验，震动单元间距依据试验方案选定。

实施例三：基于粘弹性人工边界理论，在进行结构多点地震动试验模拟时，诸如大型混凝土重力坝，此类结构需要将离散型的多点输入模式转化成为实际地震动的连续输入，则将震动单元布置在所需输入点位置，不同震动单元之间采用随动台连接，随动台的台面的大小依据试验方案设计。

采用本发明装置的地震动试验步骤如下：

(1)针对不同的被试验对象，设计相应的试验方案。

(2)依据试验方案确定地震动的输入位置，并设计主动台和随动台的大小和分布位置(若试验对象为实施例一和实施例二的内容，则不需要安装随动台)，然后安装主动台、随动台和试验模型。

(3)通过导线将整流器401、调压器403通和正、负极板5连接成为整体，按照试验要求完成线路安装，连接所需控制系统。(该系统可通过输入一系列的参数，计算出所需输入的等效荷载并按要求控制施力装置)

(4)通过控制各个刚度控制装置3下部的调节器305的旋转，调控相关刚度参数；同时采用各个调压器403调节正、负极板5之间的场强，调控相关阻尼参数。

(5)在数字控制系统中输入相关地震波动参数，同时控制不同施力装置7的作用力度以及作用时间，体现地震动的作用时间和作用空间的变化性，来模拟地震动波源输入。

(6)确认试验开始。

本申请的一个优选的方案中，所述防渗蓬布6闭合式的固接在所述导力装置1下部和刚度控制器303内部。具体的，所述的防渗蓬布6有两张分别呈圆环状，采用高强度的粘合剂将所述的一张防渗蓬布6恰好粘合于所述导力器103内底面同时粘合于所述刚度控制器303外侧壁；所述另一张防渗蓬布6恰好粘合于所述刚度控制器303内侧壁同时粘合于所述控制轴307下部防渗轴承304侧壁，并在粘合处涂填防渗剂。

作为优选的，所述电流变液2注满于所述导力装置1内部之前，先对所述整个刚度控制装置3和导力装置1内部构件表面做防腐蚀处理。

作为优选的，所述正、负极板5安置在所述导力装置1两侧的容置空间106，具体的，先将正、负极板5嵌套在橡胶绝缘衬套内部再安置在所述的容置空间106。

作为优选的，所述Z向施力器703、所述X向施力器701和所述Y向施力器702分别利用螺栓通过施力器底部的螺孔固定在所述第一活动平台704、所述第二活动平台705和所述基座801上，并利用施力器侧部的螺栓固定施力方向。

作为优选的，本发明中脚轮7c和滚轮7b的数量依据第一活动平台704和第二活动平台705的尺寸设定，同时在试验开始前，脚轮7c和滚轮7b均在表面添加润滑剂润滑后再进行试验。

作为优选的，所述主动台a和所述随动台b的大小和形式需要依据不同试验对象设计，同时所述随动柱b1又依据所述随动台b的大小设计分布数量和位置。

作为优选的，本设计中所述的弹性材料9可以选用橡胶材料，但是依据试验方案的设计，满足不同的功能需求，可以进行不同形式的材料选择。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置，包括：包括至少两个震动单元，在每个震动单元上固定有一个主动台，至少有一对相邻的主动台之间设置有随动台，其特征在于，所述的震动单元包括施力装置、基础结构、导力装置、电流变液、刚度控制装置、阻尼控制装置、正、负极板、防渗篷布和用来连接施力装置和刚度控制装置的连接构件、主动台和随动台,其中，

所述基础结构包括基座、支撑台和支撑柱；所述支撑台通过所述支撑柱安装在所述基座上方；并且所述支撑台设有能容纳刚度控制装置下部穿出的圆形开孔，导力装置置于支撑台上,施力装置置于基础结构的基座上；

所述导力装置为下部开口的筒状结构，包括导力器、接触筒、水平导力板和竖直导力板；导力器包括导力器盖、导力器外壁和固定于其内的下面开口的导力器内壁，所述水平导力板和所述竖直导力板都固接于导力器外壁；所述接触筒置于导力器内壁里；

所述的刚度控制装置为筒状结构，置于接触筒内，包括刚度控制器、片状环向弹簧和碟形弹簧；刚度控制器为筒状结构，包括位于中部的控制轴、顶部、侧壁以及位于下部并与控制轴固定连接的调节器，在刚度控制器顶部开设有出口，在侧壁上也开设有狭长的出口，所述片状环向弹簧和所述碟形弹簧一端置于所述刚度控制器内，分别连接到控制轴的侧向及上部，另一端分别由所述刚度控制器的侧壁以及顶部开设的出口穿出，环绕所述刚度控制器的侧壁及置于所述刚度控制器顶上；所述片状环向弹簧的外端部固接在所述接触筒内壁；碟形弹簧的底部固定连接有圆盘；通过旋转所述刚度控制器底部的调节器，将部分所述片状环向弹簧和部分所述碟形弹簧旋入并压缩于所述刚度控制器内，在控制轴的下部设置有防渗轴承；

所述防渗蓬布闭合式的固接在所述导力装置下部和刚度控制器内部，防渗蓬布与防渗轴承的外周边密封连接，并与导力器内壁的内周边密封连接，电流变液位于由导力器内壁和防渗蓬布围成的腔体内；

所述的刚度控制装置位于防渗轴承上部部分置于所述导力装置内，并沉浸在电流变液中，位于防渗轴承下部部分由所述导力装置下部开口穿出；

在所述导力器内壁的两侧各留有一块容置空间，用于容纳正、负极板；阻尼控制装置，用于调节加载在正、负极板上的电压的大小；

所述的施力装置包括X向施力器、Y向施力器、Z向施力器、第一活动平台和第二活动平台，第一活动平台置于所述第二活动平台上，第二活动平台置于基础结构基座上；所述Z向施力器固定在所述第一活动平台上，其施力杆与连接构件的下部固定连接；所述X向施力器固定在所述第二活动平台上，其施力杆水平固定在所述第一活动平台的侧向板上，用于向第一活动平台施加X向的力；所述Y向施力器固定在所述基座上，其施力杆水平固定在所述第二活动平台的侧向板上，用于向第二活动平台施加Y向的力；所述X向施力器的施力杆和Y向施力器的施力杆呈直角关系；

所述的连接构件上部与调节器固定连接；

所述的主动台固定于导力器的上部，并与导力器、所述的水平导力板和竖直导力板固定连接；

在支撑台靠近随动台的一侧均固定有随动柱，随动台的两端分别通过双头弹性球铰与一个随动柱相连；所述的双头弹性球铰包括两个球形铰，一个球形铰的铰杆内部空心，直径略大，在杆端部设置有伸缩孔；另一个球形铰的铰杆直径略小，通过所述伸缩孔在较大直径铰杆内部滑动。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，通过在较小直径铰杆的杆端部的固定盘限定两个铰杆之间的最大相对位移。

3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，震动单元的支撑柱与支撑台之间通过平衡弹簧相连。

4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，随动台与主动台之间通过弹性材料相连接；在较大直径铰杆内部填充有弹性材料。

5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述水平导力板沿所述导力器纵向分布，水平嵌套并固接在所述导力器外壁；所述竖直导力板沿所述导力器外壁呈十字分布，竖向嵌合并固接在所述水平导力板层间。

6.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述的导力器外壁截面是圆形，导力器内壁截面是正方形。

7.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，三个方向的施力器的结构相同，每个施力器包括施力杆和通过轴承连接到施力杆的套筒，在套筒上固定有定位轴，通过对定位轴的定位改变施力杆的方位，Z向施力器的施力杆为竖直方向，X向施力器和Y向施力器施力杆为水平方向。

8.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述的连接构件包括开设有操作口并置于第一活动平台上的筒形壳体，连接构件的侧向设有两块突出部，所述两块突出部各布置有与所述筒形壳体内壁相接触的滚轮。