CN207248472U - 一种三维叠层剪切箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于抗震试验技术领域，公开了一种三维叠层剪切箱，包括：刚性底座、叠层箱体、滑动机构以及橡胶垫；所述叠层箱体设置在所述刚性底座上；所述叠层箱体包括：多层矩形框架；所述多层矩形框架叠合成箱体；所述滑动机构设置在任意相邻两层矩形框架之间；所述橡胶垫设置在所述框架内壁上，密封相邻两层矩形框架间的缝隙；所述滑动机构包括：横向滑动件和纵向滑动件；所述横向滑动件设置在相邻两层矩形框架的横梁之间，所述纵向滑动件设置在相邻两层矩形框架的纵梁之间。本实用新型提供一种能够降低土箱边界效应，提升滑动机构可靠性的三维叠层剪切箱。
Description
技术领域
本实用新型涉及抗震试验技术领域，特别涉及一种三维叠层剪切箱。
背景技术
在结构-土体相互作用试验中，必须设计一个容器来盛放土体，以使土体保持一定的形状。由于原型土在地震作用下近似做剪切变形，理想的土体容器应满足两个条件：一是能够正确模拟土体的边界条件，二是能够正确模拟土体的剪切变形。事实上，在动力试验中，土箱边界对土体变形的限制以及波的发射和散射都会对试验结果产生较大影响，即存在“模型箱效应”。由于土体材料特性和地震波在土中传播的复杂性，完全模拟土体的边界条件是很困难的，如何减小土箱边界的波动反射就成了试验的关键。
振动台试验中常用的土箱大致有3种：刚性土箱、圆筒型柔性土箱和叠层剪切型土箱。其中，叠层剪切型土箱的应用较为广泛，一般由10-20层钢框架叠合而成，相邻两层框架可以相对滑动。由于大多数叠层剪切箱通过滑槽内的滚柱或滚珠来实现层间滑动。对于滚柱式滑动，滚柱易滑出槽外，导致层间发生偏移；滚珠式滑动相对较好，但是对滚珠的制造精度和耐磨性能要求高，制造成本也高。因此，现有剪切箱还存在一定的局限性。
实用新型内容
本实用新型提供一种三维叠层剪切箱，解决现有技术中土箱边界效应强，滑动机构可靠性差的技术问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种三维叠层剪切箱，包括：刚性底座、叠层箱体、滑动机构以及橡胶垫；
所述叠层箱体设置在所述刚性底座上；
所述叠层箱体包括：多层矩形框架；所述多层矩形框架叠合成箱体；所述滑动机构设置在任意相邻两层矩形框架之间；
所述橡胶垫设置在所述框架内壁上，密封相邻两层矩形框架间的缝隙；
所述滑动机构包括：横向滑动件、纵向滑动件以及限位凹槽；所述横向滑动件设置在相邻两层矩形框架的横梁之间，所述纵向滑动件设置在相邻两层矩形框架的纵梁之间；
所述限位凹槽设置在相邻矩形框架中据下的矩形框架内，所述限位凹槽侧壁上开设滑轨以及锁定销孔和与之匹配的锁销；
所述横向滑动件以及所述纵向滑动件的底部设置与所述滑轨匹配的滑块，所述滑块嵌于所述滑轨中；
所述横向滑动件以及所述纵向滑动件上设置与所述锁销匹配的销孔。
进一步地，所述刚性底座包括：矩形钢梁框架以及固定在其上的钢板。
进一步地，所述刚性底座包括：“田”字形钢梁框架以及固定在其上的钢板。
进一步地，“日”字形钢梁框架以及固定在其上的钢板。
进一步地，所述刚性底座上开设固定件安装孔。
进一步地，所述横向滑动件包括：横向导向槽、横向固定槽以及横向滑动组件；所述横向导向槽固定在相邻矩形框架中居上的矩形框架的横梁底部，所述横向固定槽固定在相邻矩形框架中居下的矩形框架的横梁内的限位凹槽内；所述横向滑动组件设置在所述横向固定槽内，抵靠在所述横向滑动槽内；
所述纵向滑动件包括：纵向导向槽、纵向固定槽以及纵向滑动组件；所述纵向导向槽固定在相邻矩形框架中居上的矩形框架的纵梁底部，所述纵向固定槽固定在相邻矩形框架中居下的矩形框架的纵梁内的限位凹槽内所述纵向滑动组件设置在所述纵向固定槽内，抵靠在所述纵向滑动槽内。
进一步地，所述横向滑动组件包括：第一转轴和第一深沟球轴承；
所述第一转轴设置在所述横向固定槽内，所述第一深沟球轴承套在所述第一转轴上。
进一步地，所述纵向滑动组件包括：第二转轴和第二深沟球轴承；
所述第二转轴设置在所述纵向固定槽内，所述第二深沟球轴承套在所述第二转轴上。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的三维叠层剪切箱，通过将叠层箱体设置在刚性底座上面，则基于叠层箱体可以模拟出地基的水平层状变形；叠层箱体中的矩形框架之间设置有横向滑动件和纵向滑动件，则基于滑动机构可以实现双向水平地震激励模拟。基于上述两点可减小剪切箱边界的波动反射，因此，三维叠层剪切箱能够和原型基本保持一致，解决了现有剪切箱难以真实反映土层实际地震响应的技术问题，提高了结构-土体相互作用试验的准确性。并通过橡胶垫密封矩形框架间缝隙，避免土体漏出。通过导向槽、固定槽和滑动组件的组合能够保证滑动方向，不易跑偏，耐磨性良好。
附图说明
图1为本实用新型提供的三维叠层剪切箱结构主视图；
图2为本实用新型提供的矩形框架的结构示意图；
图3为本实用新型提供的刚性底座的结构示意图；
图4为本实用新型提供的滑动机构结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种三维叠层剪切箱，解决现有技术中土箱边界效应强，滑动机构可靠性差的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1、图2和图3，一种三维叠层剪切箱，包括：刚性底座1、叠层箱体2、滑动机构3以及橡胶垫。
具体而言，所述叠层箱体2设置在所述刚性底座1上；基于叠层箱体 2可以模拟出地基的水平层状变形。
所述叠层箱体2包括：多层矩形框架4；所述多层矩形框架4叠合成箱体；所述滑动机构3设置在任意相邻两层矩形框架4之间；相邻矩形框架4可横向，纵向相对滑动。
所述橡胶垫设置在所述矩形框架4内壁上，密封相邻两层矩形框架间的缝隙；避免土体漏出。
所述滑动机构3包括：横向滑动件和纵向滑动件。
所述横向滑动件设置在相邻两层矩形框架的横梁之间，所述纵向滑动件设置在相邻两层矩形框架的纵梁之间。从而保证横向相对滑动和纵向相对滑动。
所述刚性底座1包括：矩形钢梁框架以及固定在其上的钢板。
一般来说，刚性底座1由组合钢梁1-1与钢板1-2组成，钢板1-2焊接在组合钢梁1-1的上面。所述刚性底座可以采用“田”字形钢梁框架或者“日”字形钢梁框架。
所述刚性底座1上开设固定件安装孔1-3；用于将刚性底座1固定在振动台。
在具体实施过程中，矩形框架4可以由4根直钢管焊接端部而成，也可以通过固定件固定4根直钢管端部而成，还可以为一体成型。
所述滑动机构3还包括：限位凹槽；
所述限位凹槽设置在相邻矩形框架中据下的矩形框架内，所述限位凹槽侧壁上开设滑轨以及锁定销孔和与之匹配的锁销；
所述横向滑动件以及所述纵向滑动件的底部设置与所述滑轨匹配的滑块，所述滑块嵌于所述滑轨中；
所述横向滑动件以及所述纵向滑动件上设置与所述锁销匹配的销孔。
当试验条件设置成横向滑动时，将所述横向滑动件在所述限位凹槽内拉起，通过锁销穿过所述横向滑动件上的销孔进入所述锁定销孔中，将横向滑动件设置在所述矩形框架间；纵向滑动件保持在所述限位凹槽内。
当试验条件设置成纵向滑动时，将所述纵向滑动件在所述限位凹槽内拉起，通过锁销穿过所述纵向滑动件上的销孔进入所述锁定销孔中，将纵向滑动件设置在所述矩形框架间；横向滑动件保持在所述限位凹槽内。
根据试验条件不同自由切换。
参见图4，具体来说，所述横向滑动件包括：横向导向槽31、横向固定槽32以及横向滑动组件(33、34)；所述横向导向槽31固定在相邻矩形框架4中居上的矩形框架的横梁底部，所述横向固定槽32固定在相邻矩形框架中居下的矩形框架4的横梁内的限位凹槽内；所述横向滑动组件设置在所述横向固定槽内，抵靠在所述横向滑动槽内。
所述纵向滑动件的结构和所述横向滑动件的结构一致，只是在安装时，转动90度。
具体而言，所述纵向滑动件包括：纵向导向槽、纵向固定槽以及纵向滑动组件；所述纵向导向槽固定在相邻矩形框架中居上的矩形框架的纵梁底部，所述纵向固定槽固定在相邻矩形框架中居下的矩形框架的纵梁内的限位凹槽内所述纵向滑动组件设置在所述纵向固定槽内，抵靠在所述纵向滑动槽内。
相类似的，横向滑动组件和与所述纵向滑动组件的结构也是一致的。下面以横线滑动组件为例说明。
所述横向滑动组件包括：第一转轴33和第一深沟球轴承34；
所述第一转轴33设置在所述横向固定槽32内，所述第一深沟球轴承 34套在所述第一转轴33上。
类似的，所述纵向滑动组件包括：第二转轴和第二深沟球轴承；所述第二转轴设置在所述纵向固定槽内，所述第二深沟球轴承套在所述第二转轴上。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的三维叠层剪切箱，通过将叠层箱体设置在刚性底座上面，则基于叠层箱体可以模拟出地基的水平层状变形；叠层箱体中的矩形框架之间设置有横向滑动件和纵向滑动件，则基于滑动机构可以实现双向水平地震激励模拟。基于上述两点可减小剪切箱边界的波动反射，因此，三维叠层剪切箱能够和原型基本保持一致，解决了现有剪切箱难以真实反映土层实际地震响应的技术问题，提高了结构-土体相互作用试验的准确性。并通过橡胶垫密封矩形框架间缝隙，避免土体漏出。通过导向槽、固定槽和滑动组件的组合能够保证滑动方向，不易跑偏，耐磨性良好。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种三维叠层剪切箱，其特征在于，包括：刚性底座、叠层箱体、滑动机构以及橡胶垫；
所述叠层箱体设置在所述刚性底座上；
所述叠层箱体包括：多层矩形框架；所述多层矩形框架叠合成箱体；所述滑动机构设置在任意相邻两层矩形框架之间；
所述橡胶垫设置在所述矩形框架内壁上，密封相邻两层矩形框架间的缝隙；
所述滑动机构包括：横向滑动件、纵向滑动件以及限位凹槽；所述横向滑动件设置在相邻两层矩形框架的横梁之间，所述纵向滑动件设置在相邻两层矩形框架的纵梁之间；
所述限位凹槽设置在相邻矩形框架中据下的矩形框架内，所述限位凹槽侧壁上开设滑轨以及锁定销孔和与之匹配的锁销；
所述横向滑动件以及所述纵向滑动件的底部设置与所述滑轨匹配的滑块，所述滑块嵌于所述滑轨中；
所述横向滑动件以及所述纵向滑动件上设置与所述锁销匹配的销孔。
2.如权利要求1所述的三维叠层剪切箱，其特征在于，所述刚性底座包括：矩形钢梁框架以及固定在其上的钢板。
3.如权利要求1所述的三维叠层剪切箱，其特征在于，所述刚性底座包括：“田”字形钢梁框架以及固定在其上的钢板。
4.如权利要求1所述的三维叠层剪切箱，其特征在于，所述刚性底座包括：“日”字形钢梁框架以及固定在其上的钢板。
5.如权利要求1所述的三维叠层剪切箱，其特征在于：所述刚性底座上开设固定件安装孔。
6.如权利要求1～5任一项所述的三维叠层剪切箱，其特征在于：所述横向滑动件包括：横向导向槽、横向固定槽以及横向滑动组件；所述横向导向槽固定在相邻矩形框架中居上的矩形框架的横梁底部，所述横向固定槽固定在相邻矩形框架中居下的矩形框架的横梁内的限位凹槽内；所述横向滑动组件设置在所述横向固定槽内，抵靠在所述横向滑动槽内；
所述纵向滑动件包括：纵向导向槽、纵向固定槽以及纵向滑动组件；所述纵向导向槽固定在相邻矩形框架中居上的矩形框架的纵梁底部，所述纵向固定槽固定在相邻矩形框架中居下的矩形框架的纵梁内的限位凹槽内所述纵向滑动组件设置在所述纵向固定槽内，抵靠在所述纵向滑动槽内。
7.如权利要求6所述的三维叠层剪切箱，其特征在于，所述横向滑动组件包括：第一转轴和第一深沟球轴承；
所述第一转轴设置在所述横向固定槽内，所述第一深沟球轴承套在所述第一转轴上。
8.如权利要求6所述的三维叠层剪切箱，其特征在于，所述纵向滑动组件包括：第二转轴和第二深沟球轴承；
所述第二转轴设置在所述纵向固定槽内，所述第二深沟球轴承套在所述第二转轴上。
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|---|---|---|---|---|
| CN110455481A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-15 | 天津大学 | 一种三维叠层剪切模型箱 |
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