CN111337215A - 一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台 - Google Patents

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Abstract

一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台，由振动台本体构成，所述振动台本体设置在开设有长程槽的建筑基础内，振动台本体的四周与长程槽的侧壁之间等间距的水平铰接有长行程伺服作动器，振动台本体的底侧与长程槽的槽底之间等间距的竖向铰接有长行程伺服作动器，振动台本体上端面固定设置有集成基础；所述集成基础开设的短程槽内设置有激励台，激励台的四周与短程槽的侧壁之间等间距的水平铰接有短行程伺服作动器，激励台的底侧与短程槽的槽底之间等间距的竖向铰接有短行程伺服作动器。本发明旨在提供一种可使大尺寸、大载荷的振动台满足同时施加长行程和高频率荷载的试验要求，并采用模块化布置的振动台。

Description

一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台
技术领域
本发明涉及地震模拟技术领域，尤其涉及一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台。
背景技术
振动台试验是地震工程领域中研究地震作用下工程结构失效和破坏机理的关键模拟试验手段，其核心内容是使用振动台再现地震作用。因此，振动台系统的性能是实现工程地震模拟试验的必要条件。在工程地震模拟试验中，原尺寸或大比尺的工程结构的振动台试验可以较为真实地反映出该工程结构在地震作用下的失效和破坏机理，但这需要振动台具有对原尺寸或大比尺的工程结构试验模型的加载能力。其中大型水利枢纽工程是重要的国家基础设施，其在地震作用下失效和破坏机理的研究是提升我国防灾减灾能力的重要组成部分。由于大型水利枢纽工程体量巨大，无法进行原尺寸振动台试验。依照大比尺的原则，试验采用1∶80的比尺，需要振动台具有大台面尺寸、高载重能力和不低于40Hz的高频加载能力。
目前，传统使用的振动台系统难以兼顾大行程和高频率的加载要求，即具有高频加载能力的振动台台面尺寸小、载重能力低、加载行程小，而具有大尺寸、大载重、长行程加载能力的振动台又无法进行高频加载，这就造成无法针对大型水利枢纽工程进行大比尺的工程地震模拟试验。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种可使大尺寸、大载荷的振动台满足同时施加长行程和高频率荷载的试验要求，并采用模块化布置的振动台。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台，由振动台本体构成，所述振动台本体设置在开设有长程槽的建筑基础内，振动台本体的四周与长程槽的侧壁之间等间距的水平铰接有长行程伺服作动器，振动台本体的底侧与长程槽的槽底之间等间距的竖向铰接有长行程伺服作动器，振动台本体上端面固定设置有集成基础；所述集成基础开设的短程槽内设置有激励台，激励台的四周与短程槽的侧壁之间等间距的水平铰接有短行程伺服作动器，激励台的底侧与短程槽的槽底之间等间距的竖向铰接有短行程伺服作动器；所述短行程伺服作动器与长行程伺服作动器均与运动控制器电连接。
进一步的，所述长行程伺服作动器和所述短行程伺服作动器的行程比不低于40，所述长行程伺服作动器的最高工作频率≤25Hz，所述短行程伺服作动器的最高工作频率＞40Hz，长行程伺服作动器和短行程伺服作动器均由液压伺服作动器构成。
进一步的，所述激励台的底侧设置有与短行程伺服作动器相交替布置的隔震层，所述隔震层由弹簧、气垫或橡胶垫构成。
进一步的，所述振动台本体和所述激励台均由钢板焊接为箱形蜂窝式结构。
进一步的，所述振动台本体的台面面积大于250平方米，所述激励台的台面面积大于50平方米。
进一步的，所述激励台的上端面高于集成基础上侧。
进一步的，所述建筑基础由混凝土构成，所述集成基础由钢板焊接构成且内部具有密肋板，建筑基础与集成基础的横截面均为矩形。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明中的振动台可进行工程地震模拟试验，可实现大尺寸、大载荷的使用功能要求，并同时满足施加长行程和高频率荷载的试验要求。长行程伺服作动器的最高工作频率≤25Hz，短行程伺服作动器的最高工作频率＞40Hz，可为地震模拟试验提供更宽的频率调节范围，而且将集成基础从振动台本体吊卸下后，可增大地震模拟试验可使用的台面面积，使试验过程中的频率和台面可用面积均可扩展。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中振动台本体的截面示意图。
附图标记说明：
1-振动台本体，2-激励台，3-集成基础，4-建筑基础，31-短程槽，32-短行程伺服作动器，33-隔震层，41-长程槽，42-长行程伺服作动器。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台，由振动台本体1构成，所述振动台本体1设置在开设有长程槽41的建筑基础4内，振动台本体1的四周与长程槽41的侧壁之间等间距的水平铰接有长行程伺服作动器42，振动台本体1的底侧与长程槽41的槽底之间等间距的竖向铰接有长行程伺服作动器42，振动台本体1上端面固定设置有集成基础3；所述集成基础3开设的短程槽31内设置有激励台2，激励台2的四周与短程槽31的侧壁之间等间距的水平铰接有短行程伺服作动器32，激励台2的底侧与短程槽31的槽底之间等间距的竖向铰接有短行程伺服作动器32，所述激励台2的底侧设置有与短行程伺服作动器32相交替布置的隔震层33，本实施例中隔震层33由橡胶垫构成，所述激励台2的上端面高于集成基础3上侧；所述短行程伺服作动器32与长行程伺服作动器42均与运动控制器电连接，所述长行程伺服作动器42和所述短行程伺服作动器32的行程比不低于40，所述长行程伺服作动器42的最高工作频率≤25Hz，所述短行程伺服作动器32的最高工作频率＞40Hz，长行程伺服作动器42和短行程伺服作动器32均由液压伺服作动器构成；所述建筑基础4由混凝土构成，所述集成基础3由钢板焊接构成且内部具有密肋板，建筑基础4与集成基础3的横截面均为矩形。
如图2所示，所述振动台本体1和所述激励台2均由钢板焊接为箱形蜂窝式结构，可保证振动台本体1和激励台2的强度和刚度，所述振动台本体1的台面面积大于250平方米，所述激励台2的台面面积大于50平方米，可为大尺寸的工程地震模拟实验提供足够大的台面。
试验过程中，振动台本体1四周布置有水平运动的长行程伺服作动器42，振动台本体1底部布置有竖直运动的长行程伺服作动器42，可满足试验过程中长行程和低频率的加载要求。激励台2四周布置有水平运动的短行程伺服作动器32，激励台2底部布置有竖直运动的短行程伺服作动器32，可满足试验过程中短行程和高频率的加载要求，振动台本体1和激励台2均通过球铰接或销轴铰接与作动器相连接。与短行程伺服作动器32相交替布置在激励台2底侧的隔震层33，能最大程度降低振动台本体1与激励台2之间振动的相互影响。混凝土构成的建筑基础4，以及由钢板焊接构成的集成基础3，均具有较高的强度和刚度，集成基础3内还具有密肋板，可适应短行程伺服作动器32的高频运行状态，而且集成基础3和建筑基础4与伺服作动器相铰接的一端均固定有钢板，可进一步增强集成基础3和建筑基础4对伺服作动器运动的承受能力。
短行程伺服作动器32与长行程伺服作动器42均可通过布置在振动台本体1外的运动控制器控制连接。运动控制器可采用多通道运动控制器ServoTest Pulsar或MTS 469D，分别对振动台本体1的长行程伺服作动器42和激励台2的短行程伺服作动器32进行控制，从而实现两个台面的多自由度运动。激励分频施加后，振动台本体1将做长行程低频运动，激励台2将相对振动台本体1做短行程高频运动，使激励台2同时含有高频和低频成分的地震波，最终精确实现更宽频率范围的地震波。当需要更大的试验台面积时，可将集成基础3从振动台本体1吊卸下来，增大地震模拟试验可使用的台面面积。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台，由振动台本体构成，其特征在于：所述振动台本体设置在开设有长程槽的建筑基础内，振动台本体的四周与长程槽的侧壁之间等间距的水平铰接有长行程伺服作动器，振动台本体的底侧与长程槽的槽底之间等间距的竖向铰接有长行程伺服作动器，振动台本体上端面固定设置有集成基础；所述集成基础开设的短程槽内设置有激励台，激励台的四周与短程槽的侧壁之间等间距的水平铰接有短行程伺服作动器，激励台的底侧与短程槽的槽底之间等间距的竖向铰接有短行程伺服作动器；所述短行程伺服作动器与长行程伺服作动器均与运动控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台，其特征在于：所述长行程伺服作动器和所述短行程伺服作动器的行程比不低于40，所述长行程伺服作动器的最高工作频率≤25Hz，所述短行程伺服作动器的最高工作频率＞40Hz，长行程伺服作动器和短行程伺服作动器均由液压伺服作动器构成。
3.根据权利要求1所述的一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台，其特征在于：所述激励台的底侧设置有与短行程伺服作动器相交替布置的隔震层，所述隔震层由弹簧、气垫或橡胶垫构成。
4.根据权利要求1所述的一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台，其特征在于：所述振动台本体和所述激励台均由钢板焊接为箱形蜂窝式结构。
5.根据权利要求4所述的一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台，其特征在于：所述振动台本体的台面面积大于250平方米，所述激励台的台面面积大于50平方米。
6.根据权利要求1所述的一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台，其特征在于：所述激励台的上端面高于集成基础上侧。
7.根据权利要求1所述的一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台，其特征在于：所述建筑基础由混凝土构成，所述集成基础由钢板焊接构成且内部具有密肋板，建筑基础与集成基础的横截面均为矩形。
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