CN214622083U - 建筑基础侧向土压力模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种建筑基础侧向土压力模拟实验装置，包括支座、多个推板和多个驱动部件；推板直立且可水平移动地安装于支座，多个推板之间围合形成了用于放置实验模型的放置区域，用于通过多个推板向实验模型侧向施加压力；多个驱动部件安装于支座，多个驱动部件分别与多个推板动力耦合连接。本实用新型提供的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，通过调整驱动部件进行实验模型侧压力的施加及卸载，精确地控制了建筑四周控制措施的工作应力，精确调压之余也简化了试验流程，避免了反复开挖的流程，加快了实验的进度，并降低了岩土介质配置的成本及技术难度。

Description

建筑基础侧向土压力模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及实验设备技术领域，尤其涉及一种建筑基础侧向土压力模拟实验装置。

背景技术

建筑基础微振动控制措施研究是针对该措施进行振动控制效果摸底的一种重要途径。建筑基础振动控制不仅是针对建筑基础底板进行处理，对建筑四周地下室侧壁处理同样至关重要，对建筑周围地下室侧墙的处理严重影响着减振控制方案的最终效果。目前建筑基础微振动控制试验研究方法主要包括足尺模型试验法、缩尺模型实验法、数值仿真分析法等。

足尺模型实验法需要选取先天存在振源的区域进行实验，现场开挖进行施工铺设相关减振材料，按照设计图纸1：1的搭建实验模型展开实验，能很好的模拟建筑基础微振动控制措施的实际控制效果。实际操作中对实验场地的选取难度较大，对不同材料振动控制效果实验时需要反复开挖，回填材料时夯实程度对减振材料的影响也较为明显。此外对人力物力消耗极大，针对不同材料进行重复性实验可行性较低。

缩尺模型实验法是根据设计方案按照一定缩尺比例搭建缩尺模型分析平台，通过振动台其他方式进行建筑基础振动输入模拟。在缩尺模型建筑基础减振模型箱内进行具有较强的经济性，反复实验成本较低。在进行缩尺模型建筑基础减振模型箱设计过程中重点是对减振材料实际工作环境及状态的模拟。现今各高校及研究所多通过向箱体中填充根据相似关系换算后调配而成的介质进行模拟岩土。实验中逐层填埋，并逐层夯实。将安装好隔振体系的缩尺建筑模型置于试验箱内。向其周围进行介质回填，逐层夯实。当模型结构满足设计埋深后停止回填。进而展开相关实验；在进行对比实验时需将模型整体挖出，安装其他措施后重新回填，夯实。在整个实验过程中，需要多次开挖，多次夯实。不同实验工况可能会存在介质夯实程度差异。从而导致隔振系统输入差异及建筑模型侧压力差异。从而引入了不必要误差。此外，在实验中由于针对不同试验工况进行反复开挖及回填。试验周期会成倍增长。而且在根据相似关系进行介质配制过程中多用水进行材料密度，弹性模量调制。由于试验周期较长，水分蒸发介质材料特性也会有较大变化。因此，此过程也会进一步扩大实验误差。

实用新型内容

本实用新型提供一种建筑基础侧向土压力模拟实验装置，用以解决现有的缩尺模型实验法存在诸多弊端的问题。

本实用新型提供一种建筑基础侧向土压力模拟实验装置，包括支座、多个推板和多个驱动部件；

所述推板直立且可水平移动地安装于所述支座，多个所述推板之间围合形成了用于放置实验模型的放置区域，用于通过多个所述推板向实验模型侧向施加压力；

多个所述驱动部件安装于所述支座，多个所述驱动部件分别与多个所述推板动力耦合连接。

根据本实用新型提供一种的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，所述支座包括多个直立的挡板，多个所述挡板分别布置于多个所述推板的外侧；所述驱动部件包括安装于所述推板与对应的所述挡板之间的气囊。

根据本实用新型提供一种的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，所述建筑基础侧向土压力模拟实验装置还包括与所述气囊连接的气动装置。

根据本实用新型提供一种的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，多个所述推板包括两个第一推板和两个第二推板；

所述第一推板可横向移动地安装于所述支座，两个所述第一推板横向相对，所述第二推板可纵向移动地安装于所述支座，两个所述第二推板纵向相对。

根据本实用新型提供一种的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，所述支座包括沿横向延伸的第一导轨，所述第一导轨位于多个所述推板的外侧，所述第一导轨上安装有两个可横向滑动的第一滑块，两个所述第一滑块分别连接两个所述第一推板。

根据本实用新型提供一种的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，所述第一导轨与所述第一推板纵向间隔布置，所述第一推板在纵向上的侧部与对应的所述第一滑块通过第一支撑架连接。

根据本实用新型提供一种的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，所述第一推板的顶部在纵向上的两侧均设置有所述第一导轨；所述第一推板的底部在纵向上的两侧均设置有所述第一导轨。

根据本实用新型提供一种的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，所述支座包括沿纵向延伸的第二导轨，所述第二导轨位于多个所述推板的外侧，所述第二导轨上安装有两个可纵向滑动的第二滑块，两个所述第二滑块分别连接两个所述第二推板。

根据本实用新型提供一种的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，所述第二导轨与所述第二推板横向间隔布置，所述第二推板在横向上的侧部与对应的所述第二滑块通过第二支撑架连接。

根据本实用新型提供一种的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，所述第二推板的顶部在横向上的两侧均设置有所述第二导轨；所述第二推板的底部在横向上的两侧均设置有所述第二导轨。

本实用新型提供的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，通过调整驱动部件进行实验模型侧压力的施加及卸载，精确地控制了建筑四周控制措施的工作应力，精确调压之余也简化了试验流程，避免了反复开挖的流程，加快了实验的进度，并降低了岩土介质配置的成本及技术难度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的建筑基础侧向土压力模拟实验装置的结构示意图；

图2是图1中建筑基础侧向土压力模拟实验装置的俯视图；

图3是图1中建筑基础侧向土压力模拟实验装置的部分的结构示意图；

附图标记：

100：建筑基础侧向土压力模拟实验装置； 1：推板； 1a：第一推板；

1b：第二推板； 2：气囊； 3：放置区域；

4：挡板； 5：第一导轨； 51：第一滑块；

52：第一支撑架； 6：第二导轨； 61：第二滑块；

62：第二支撑架。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1至图3描述本实用新型的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，如图1所示，该建筑基础侧向土压力模拟实验装置100包括支座、多个推板1和多个驱动部件。

如图1和图3所示，推板1直立且可水平移动地安装于支座，多个推板1之间围合形成了用于放置实验模型的放置区域3，用于通过多个推板1向实验模型侧向施加压力，侧压力通过推板1移动进行施加。实验模型通常为方体状，故推板1通常设置有四个，具体地，在本实施例中，多个推板1包括两个第一推板1a和两个第二推板1b；第一推板1a可横向移动地安装于支座，两个第一推板1a横向相对，第二推板1b可纵向移动地安装于支座，两个第二推板1b纵向相对。

多个驱动部件安装于支座，多个驱动部件分别与多个推板1动力耦合连接。具体地，如图1和图2所示，在本实施例中，支座包括多个直立的挡板4，多个挡板4分别布置于多个推板1的外侧；驱动部件包括安装于推板1与对应的挡板4之间的气囊2。并且，建筑基础侧向土压力模拟实验装置100还包括与气囊2连接的气动装置。推板1与挡板4之间安装气囊2，连通各气囊2实现各气囊2气压均衡。通过气动装置调节气囊2气压从而实现推板1移动，达到侧压力施加。最终实现调整四周气囊2气压，实现四周推板1向中部的实验模型侧向施加指定侧压力的要求。气动装置通常包括空气净化装置和压力调节装置，空气净化装置连接外部气源和压力调节装置，气源先经空气净化装置净化后，再经压力调节装置调节后进入各气囊2，压力调节装置调整各气囊2气压，推动推板1实现侧压力施加，实现各侧面措施达到指定工作压力要求。并且，建筑基础侧向土压力模拟实验装置100通过调整气囊2内气压，可以模拟建筑地下室外墙受不同侧压力情况下的实验场景。

本实用新型提供的建筑基础侧向土压力模拟实验装置100，通过调整驱动部件进行实验模型侧压力的施加及卸载，精确地控制了建筑四周控制措施的工作应力，精确调压之余也简化了试验流程，避免了反复开挖的流程，加快了实验的进度，并降低了岩土介质配置的成本及技术难度。

如图3所示，在本实施例中，支座包括沿横向延伸的第一导轨5，第一导轨5位于多个推板1的外侧，第一导轨5上安装有两个可横向滑动的第一滑块51，两个第一滑块51分别连接两个第一推板1a，第一导轨5能对第一推板1a起到移动导向的作用，并且，第一推板1a的顶部在纵向上的两侧均设置有第一导轨5；第一推板1a的底部在纵向上的两侧均设置有第一导轨5。

第一滑块51连接第一推板1a，具体地，如图3所示，在本实施例中，第一导轨5与第一推板1a纵向间隔布置，第一推板1a在纵向上的侧部与对应的第一滑块51通过第一支撑架52连接，这样第一推板1a和第二推板1b的移动不易受到干涉。

同样的，如图3所示，在本实施例中，支座包括沿纵向延伸的第二导轨6，第二导轨6位于多个推板1的外侧，第二导轨6上安装有两个可纵向滑动的第二滑块61，两个第二滑块61分别连接两个第二推板1b，第二导轨6能对第一推板1a起到移动导向的作用，并且，第二推板1b的顶部在横向上的两侧均设置有第二导轨6；第二推板1b的底部在横向上的两侧均设置有第二导轨6。

第二滑块61连接第二推板1b，具体地，如图3所示，在本实施例中，第二导轨6与第二推板1b横向间隔布置，第二推板1b在横向上的侧部与对应的第二滑块61通过第二支撑架62连接，这样第一推板1a和第二推板1b的移动不易受到干涉。

本实用新型聚焦隔振措施工作状态展开设计，将建筑基础侧向土压力模拟实验装置100安装于振动台上进行基础能量输入。建筑基础侧向土压力模拟实验装置100中心的放置区域3放置实验模型，实验模型四周于地下室标高范围内进行减振部件安装。每侧安装的减振部件均需在一定侧压力下工作。侧压力通过推板1移动进行施加，推板1通过支撑架与两侧安装在高强度滑轨上的滑块连接。滑块可以沿着滑轨轴向进行滑动从而实现减振部件不同压缩量变化。支撑架与高强度滑轨强度需满足要求，避免自振频率的影响。通过气动装置调节气囊2气压从而实现推板1移动，达到侧压力施加。最终实现调整四周气囊2气压，实现四周推板1向中部的实验模型侧向施加指定侧压力的要求。试验结束后，降低各气囊2气压，各推板1丧失对中间实验模型侧向压力的施加。取出实验模型或调整不同侧压力进行其他工况实验。从而达到精确调整各控制措施侧压力及快速更换不同隔振措施实现不同工况的快速是实验的目的。

在使用传统建筑基础实验箱过程中，需要对岩土材料进行夯实达到岩土对建筑地下结构侧壁侧压力施加，夯实的过程中需要分层进行夯实，从而实现不同深度岩土介质对建筑地下结构侧壁侧压力一致，达到整个侧面侧压力分布均匀的目的。而建筑基础侧向土压力模拟实验装置100整体为对称结构，通过采用大型气囊2进行水平向力均匀施加，由于气囊2体积较大，整个推板1上都均匀的作用了气囊2的推力，此外气囊2处于竖直状态水平向力移动，与实验模型侧壁或相关实验装置均匀接触，实现了整个侧面侧压力均匀分布的理想工作状态，避免了传统实验箱中对不同埋深岩土材料夯实的要求。

在使用传统建筑基础实验箱过程中，试验周期稍长，会存在建筑模型不同侧面岩土的夯实程度不同，会导致中间放置模型的地下结构各侧壁所受压力差异，从而使实验中减振措施的实际减振效果大打折扣，引入较大实验误差。而在本实施例中，四个气囊2呈串联设置，建筑基础侧向土压力模拟实验装置100于建筑侧壁安装了四个大型气囊2，四个气囊2串联，从而实现各气囊2气压相同，实现了建筑地下室侧壁受岩土建筑横向侧压力完全一致的理想情况，进一步避免了实验误差。

建筑基础侧向土压力模拟实验装置100具有以下优点：

1、实验精度高，传统缩尺模型试验箱采用岩土介质对建筑四周措施施加侧压力，侧压力大小取决于实验者经验，建筑基础侧向土压力模拟实验装置100可以实现高精度可视化的侧压力施加，对经验丰富的实验员要求降低；

2、传统试验箱更换实验工况时需进行模型开挖之后再进行重新回填，消耗时间较长且需要多名实验人员进行配合，建筑基础侧向土压力模拟实验装置100取消了开挖及回填的过程，一方面降低了对实验人员的要求，另一方面增加了实验的效率；

3、传统试验箱需要配置岩土介质，建筑基础侧向土压力模拟实验装置100取消了岩土介质部分，降低了实验的大量耗材。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种建筑基础侧向土压力模拟实验装置，其特征在于，包括支座、多个推板和多个驱动部件；

所述推板直立且可水平移动地安装于所述支座，多个所述推板之间围合形成了用于放置实验模型的放置区域，用于通过多个所述推板向实验模型侧向施加压力；

多个所述驱动部件安装于所述支座，多个所述驱动部件分别与多个所述推板动力耦合连接。

2.根据权利要求1所述的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，其特征在于，所述支座包括多个直立的挡板，多个所述挡板分别布置于多个所述推板的外侧；所述驱动部件包括安装于所述推板与对应的所述挡板之间的气囊。

3.根据权利要求2所述的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，其特征在于，所述建筑基础侧向土压力模拟实验装置还包括与所述气囊连接的气动装置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，其特征在于，多个所述推板包括两个第一推板和两个第二推板；

所述第一推板可横向移动地安装于所述支座，两个所述第一推板横向相对，所述第二推板可纵向移动地安装于所述支座，两个所述第二推板纵向相对。

5.根据权利要求4所述的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，其特征在于，所述支座包括沿横向延伸的第一导轨，所述第一导轨位于多个所述推板的外侧，所述第一导轨上安装有两个可横向滑动的第一滑块，两个所述第一滑块分别连接两个所述第一推板。

6.根据权利要求5所述的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，其特征在于，所述第一导轨与所述第一推板纵向间隔布置，所述第一推板在纵向上的侧部与对应的所述第一滑块通过第一支撑架连接。

7.根据权利要求5所述的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，其特征在于，所述第一推板的顶部在纵向上的两侧均设置有所述第一导轨；所述第一推板的底部在纵向上的两侧均设置有所述第一导轨。

8.根据权利要求4所述的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，其特征在于，所述支座包括沿纵向延伸的第二导轨，所述第二导轨位于多个所述推板的外侧，所述第二导轨上安装有两个可纵向滑动的第二滑块，两个所述第二滑块分别连接两个所述第二推板。

9.根据权利要求8所述的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，其特征在于，所述第二导轨与所述第二推板横向间隔布置，所述第二推板在横向上的侧部与对应的所述第二滑块通过第二支撑架连接。

10.根据权利要求8所述的建筑基础侧向土压力模拟实验装置，其特征在于，所述第二推板的顶部在横向上的两侧均设置有所述第二导轨；所述第二推板的底部在横向上的两侧均设置有所述第二导轨。

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