CN217006784U - 一种用于地震模拟振动台的地锚系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于地震模拟振动台的地锚系统，用于连接地震模拟振动台的振动台底座(7)与混凝土基础(8)，包括锚固底座(1)、地锚套管(2)和地锚螺杆(3)，所述锚固底座(1)、地锚套管(2)预埋于混凝土基础(8)中，所述地锚螺杆(3)的顶部插入振动台底座(7)，底部穿过地锚套管(2)后插入锚固底座(1)的底部。与现有技术相比，本实用新型具有保证了振动台基础地板和混凝土基础间的连接性能、施工简便等优点。

Description

一种用于地震模拟振动台的地锚系统

技术领域

本实用新型涉及建筑结构技术领域，尤其是涉及一种用于地震模拟振动台的地锚系统。

背景技术

对于地震多发地区，研究建筑结构的抗震性能具有重要的意义。对于超高层或大跨度等体型复杂的建筑，对建筑结构进行地震模拟振动台试验是研究结构抗震性能的最重要和最直接的手段。

在对建筑结构进行地震模拟振动台试验时，通过作动器进行多向动力输入，此过程中，为保证试验安全、准确的进行，振动台底座与地面之间不应发生平动和转动位移。此前常用的结构方案是采用螺栓或锚筋将振动台底座直接锚固在混凝土基础上，但该方法连接可靠性低且施工复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于地震模拟振动台的地锚系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于地震模拟振动台的地锚系统，用于连接地震模拟振动台的振动台底座与混凝土基础，包括锚固底座、地锚套管和地锚螺杆，所述锚固底座、地锚套管预埋于混凝土基础中，所述地锚螺杆的顶部插入振动台底座，底部穿过地锚套管后插入锚固底座的底部。

优选地，所述锚固底座包括底座、底板和劲板，所述底板固定设置在底座上，且底板与底座之间设有劲板，所述地锚螺杆穿过底板后插入底座中。

优选地，所述地锚螺杆包括由上至下依次设置的地锚螺杆螺纹段、地锚螺杆光圆段和地锚螺杆端头，地锚螺杆螺纹段、地锚螺杆光圆段皆为圆柱杆，地锚螺杆端头为矩形体结构，其截面尺寸大于地锚螺杆光圆段的外径尺寸，所述地锚螺杆螺纹段置于混凝土基础外，且穿过振动台底座，所述地锚螺杆光圆段插入地锚套管后穿过底板，所述地锚螺杆端头设于底座中。

优选地，所述底座的底部焊接有外部结构和尺寸与底座相同的限位块，所述底座的中央设有与地锚螺杆端头相匹配的十字旋转孔，所述限位块的中央设有与地锚螺杆端头相匹配的圆形旋转孔。

优选地，所述底板的中央设有与地锚螺杆端头相匹配的一字孔。

优选地，所述地锚套管包括地锚套管平直段以及设于地锚套管平直段上方的地锚套管扩口段，地锚套管平直段、地锚套管平直段的内径均大于地锚螺杆的外径。

优选地，所述地锚套管扩口段上设有用以使地锚螺杆实现自锁效应的锥台形垫块。

优选地，所述锥台形垫块的形状与地锚套管扩口段的内壁表面的形状相匹配，所述锥台形垫块的高度大于所述地锚套管扩口段的高度，且锥台形垫块的中央设有用以地锚螺杆穿过的通孔，该通孔的孔径大于地锚螺杆的外径。

优选地，所述地锚螺杆螺纹段露出振动台底座的顶部安装有垫板，并通过安装上、下两个螺母与振动台底座连接。

优选地，所述十字旋转孔与所述圆形旋转孔的直径与地锚套管的内壁直径相同。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)本实用新型用于地震模拟振动台的地锚系统通过锚固底座限制了地锚螺杆的平动位移和转动位移，有效的保证了振动台基础地板和混凝土基础间的连接性能；

2)本实用新型通过地锚套管扩口段和锥台形垫块的耦合自锁效应，可以限制地锚螺杆的竖直向下位移；

3)本实用新型通过插入地锚螺杆并顺时针旋转上提即可完成安装，施工简便；

4)本实用新型通过锚固底座、地锚套管和地锚螺杆三部分配合作用，使地震模拟振动台的振动台底座与混凝土基础的连接性能更加可靠，构造原理清晰、传力路径合理可靠、安装简便。

附图说明

图1为实施例中用于地震模拟振动台的地锚系统的中心剖面图；

图2为实施例中用于地震模拟振动台的地锚系统的分解结构图；

图3为实施例中用于地震模拟振动台的地锚系统的锚固底座的三维示意图；

图4为实施例中用于地震模拟振动台的地锚系统的地锚螺杆的三维示意图；

图5为实施例中用于地震模拟振动台的地锚系统的地锚螺杆的立面图；

图6为实施例中用于地震模拟振动台的地锚系统的地锚套管的立面图；

图7为图6的1-1剖面图；

图8为实施例中用于地震模拟振动台的地锚系统的锚固底座的立面图；

图9为图8的2-2剖面图；

图10为图8的3-3剖面图；

图11为图8的4-4剖面图；

图12为图8的5-5剖面图；

图中标号所示：

1-锚固底座；11-底板；12-劲板；13-底座；14-一字孔；15-十字旋转孔；16- 圆形旋转孔；17-限位块；2-地锚套管；21-地锚套管平直段；22-地锚套管扩口段； 3-地锚螺杆；31-地锚螺杆光圆段；32-地锚螺杆螺纹段；33-地锚螺杆端头；4-锥台形垫块；5-螺母；6-垫板，7-振动台底座，8-混凝土基础。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1～12所示，本实用新型涉及一种用于地震模拟振动台的地锚系统，以提高地震模拟振动台的振动台底座7与混凝土基础8的连接性能。本实用新型用于地震模拟振动台的地锚系统包括锚固底座1、地锚套管2和地锚螺杆3三部分。锚固底座1、地锚套管2预埋于混凝土基础中。地锚螺杆3的顶部插入振动台底座7，底部穿过地锚套管2后插入锚固底座1的底部。

具体地，如图1所示，锚固底座1包括底座13、底板11和劲板12。底座13、底板11和劲板12均预埋进混凝土基础8中。底板11固定设置在底座13上，且底板11与底座13之间设有用于稳固连接的劲板12。底板11的中央设有用以地锚螺杆3穿过的一字孔14。地锚螺杆3穿过底板11后插入底座13中。进一步地，如图2所示，底座13的底部设有限位块17，底座13、限位块17的外部结构和尺寸相同，底座13、限位块17上、下焊接为一体，位于上方的底座13中央设有十字旋转孔15，位于下方的限位块17的中央设有圆形旋转孔16。更进一步地，如图2、 9～12所示，方体的四角非直角，而是设有斜面，此四个斜面分别安装有劲板13，劲板13为直角三角形板，其一端直角边与底板11的底部焊接，另一个直角边与斜面焊接。

如图6～图7所示，地锚套管2包括平直段和扩口段两部分，地锚套管扩口段 22设于地锚套管平直段21上方，二者连接处内壁凸角打磨平滑。平直段和扩口段两部分的内径大于地锚螺杆3的外径。

如图4～图5所示，地锚螺杆3包括由上至下依次设置的地锚螺杆螺纹段32、地锚螺杆光圆段31和地锚螺杆端头33。地锚螺杆螺纹段32、地锚螺杆光圆段31 皆为圆柱杆，地锚螺杆螺纹段32设有外螺纹，地锚螺杆光圆段31外表面不设置螺纹，且外表面为光滑平面。地锚螺杆端头33为矩形体结构，其截面尺寸大于地锚螺杆光圆段31的外径尺寸。地锚螺杆螺纹段32置于混凝土基础8外，且穿过振动台底座7，地锚螺杆螺纹段32露出振动台底座7的顶部安装有垫板6，并通过安装上、下两个螺母5，实现与地震模拟振动台的稳固连接。

地锚螺杆光圆段31插入地锚套管2的扩口段和平直段后，穿过底板11，并使地锚螺杆端头33设置在底座13中。

进一步地，如图2所示，底板11设有与地锚螺杆端头33吻合的一字孔14，一字孔14设置首先是为了地锚螺杆3能伸入底座13下部，其次底板11除开孔区域外，其他板材均可限制地锚螺杆3竖直向上的平动位移。

更进一步地，十字旋转孔15和圆形旋转孔16的结构、尺寸与地锚螺杆端头 33吻合。十字旋转孔15可以保证地锚螺杆3在底座13的底部旋转后能够上提嵌入，同时除十字旋转孔15外的板材可以限制地锚螺杆3发生水平平动和转动。圆形旋转孔16可以保证地锚螺杆3在底座13的底部能够顺时针旋转90度，从而实现地锚螺杆3上提嵌入十字旋转孔15的需求。

进一步地，为保证地锚螺杆3在动力试验荷载下不会发生向下的位移，地锚套管2的上部的地锚套管扩口段22配有锥台形垫块4。如图2所示，锥台形垫块4 的形状与地锚套管扩口段22的内壁表面的形状相匹配，锥台形垫块4的高度比地锚套管扩口段22的高度大，且锥台形垫块4的中央设有用以地锚螺杆3穿过的通孔，通孔的孔径大于地锚螺杆3的外径。在本实用新型的地锚系统安装时，拧紧螺母，通过地锚套管扩口段22和锥台形垫块4的耦合作用，可使地锚螺杆3完全嵌入锥台形垫块4，形成自锁效应。

更进一步地，为使锥台形垫块4能够竖直向下平动，锥台形垫块4应在正交方向十字加工成槽。孔槽需在一处断开，以保证锥台形垫块4能够产生环向位移。锥台形垫块4的竖向和环向位移是其能够发挥自锁作用的必要条件。孔槽宽度宜为 5mm。

进一步地，为保证地锚系统的锚固效果，准备实现设计想法，对本系统的部分构件尺寸进行限定。其中锥台形垫块4的顶部、底部直径应与地锚套管扩口段22 内壁直径保持一致，锥台形垫块4的高度应比地锚套管扩口段22的高度大0.5mm，以保证锥台形垫块4发生竖向和环向位移后能够完全嵌入地锚套管扩口段22。此外，锥台形垫块4的中央孔径应比地锚螺杆3的地锚螺杆光圆段31的直径大1mm，一是能够方便地锚螺杆光圆段31能够穿过锥台形垫块4的通孔插入地锚套管2内，其次，锥台形垫块4的孔径略大于地锚螺杆光圆段31的直径，能够确保自锁作用的发挥。

更进一步地，地锚套管2的内壁直径应比地锚螺杆端头33的长度大5mm，所述十字旋转孔15、圆形旋转孔16的直径应与地锚套管2的内壁直径保持一致。

进一步地，为保证地锚系统中各构件的受力性能，对各构件的制作工艺做出了限定，作为优选方案，其中锚固底座1中底板11与底板11中预设的孔洞铣成或整体铸造而成；地锚套管扩口段22可整体铸成或车铣加工或卷板焊接成型，若制作工艺为卷板焊接，其内壁焊缝应打磨光滑平整；地锚螺杆3可采用整根圆钢车铣复合加工完成，或分段加工完成后等强全熔透对接焊，若采用焊接，则地锚螺杆端头 33与地锚螺杆光圆段31的衔接处焊缝表面需打磨光滑平整，转折处倒角半径不应超过0.5mm。

进一步地，本实用新型用于地震模拟振动台的地锚系统的具体应用步骤如下：

步骤一：根据设计要求制作上述锚固底座1、地锚套管2、地锚螺杆3和锥台形垫块4等零件；

步骤二：根据设计要求预埋锚固底座1和地锚套管2，将二者预埋进混凝土基础中；

步骤三：插入地锚螺杆3至锚固底座1的底部，顺时针旋转90度，上提地锚螺杆3；

步骤四：将锥台形垫块4穿过地锚螺杆螺纹段32并嵌入地锚套筒扩口段22；

步骤五：安装垫板6、螺母5，拧紧螺母5，将地锚螺杆螺纹段32与振动台底座7稳固连接。

本实用新型适用于大型振动试验台的基础底板锚固场景，本地锚系统构造原理清晰、传力路径合理可靠、安装简便。通过锚固底座限制了地锚螺杆的平动位移和转动位移，有效的保证了振动台基础地板和混凝土基础间的连接性能；通过地锚套管扩口段和锥台形垫块的耦合自锁效应，可以限制地锚螺杆的竖直向下位移；通过插入地锚螺杆并顺时针旋转上提即可完成安装，施工简便。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于地震模拟振动台的地锚系统，用于连接地震模拟振动台的振动台底座(7)与混凝土基础(8)，其特征在于，包括锚固底座(1)、地锚套管(2)和地锚螺杆(3)，所述锚固底座(1)、地锚套管(2)预埋于混凝土基础(8)中，所述地锚螺杆(3)的顶部插入振动台底座(7)，底部穿过地锚套管(2)后插入锚固底座(1)的底部。

2.根据权利要求1所述的用于地震模拟振动台的地锚系统，其特征在于，所述锚固底座(1)包括底座(13)、底板(11)和劲板(12)，所述底板(11)固定设置在底座(13)上，且底板(11)与底座(13)之间设有劲板(12)，所述地锚螺杆(3)穿过底板(11)后插入底座(13)中。

3.根据权利要求2所述的用于地震模拟振动台的地锚系统，其特征在于，所述地锚螺杆(3)包括由上至下依次设置的地锚螺杆螺纹段(32)、地锚螺杆光圆段(31)和地锚螺杆端头(33)，地锚螺杆螺纹段(32)、地锚螺杆光圆段(31)皆为圆柱杆，地锚螺杆端头(33)为矩形体结构，其截面尺寸大于地锚螺杆光圆段(31)的外径尺寸，所述地锚螺杆螺纹段(32)置于混凝土基础(8)外，且穿过振动台底座(7)，所述地锚螺杆光圆段(31)插入地锚套管(2)后穿过底板(11)，所述地锚螺杆端头(33)设于底座(13)中。

4.根据权利要求3所述的用于地震模拟振动台的地锚系统，其特征在于，所述底座(13)的底部焊接有外部结构和尺寸与底座(13)相同的限位块(17)，所述底座(13)的中央设有与地锚螺杆端头(33)相匹配的十字旋转孔(15)，所述限位块(17)的中央设有与地锚螺杆端头(33)相匹配的圆形旋转孔(16)。

5.根据权利要求3所述的用于地震模拟振动台的地锚系统，其特征在于，所述底板(11)的中央设有与地锚螺杆端头(33)相匹配的一字孔(14)。

6.根据权利要求1所述的用于地震模拟振动台的地锚系统，其特征在于，所述地锚套管(2)包括地锚套管平直段(21)以及设于地锚套管平直段(21)上方的地锚套管扩口段(22)，地锚套管平直段(21)、地锚套管平直段(21)的内径均大于地锚螺杆(3)的外径。

7.根据权利要求6所述的用于地震模拟振动台的地锚系统，其特征在于，所述地锚套管扩口段(22)上设有用以使地锚螺杆(3)实现自锁效应的锥台形垫块(4)。

8.根据权利要求7所述的用于地震模拟振动台的地锚系统，其特征在于，所述锥台形垫块(4)的形状与地锚套管扩口段(22)的内壁表面的形状相匹配，所述锥台形垫块(4)的高度大于所述地锚套管扩口段(22)的高度，且锥台形垫块(4)的中央设有用以地锚螺杆(3)穿过的通孔，该通孔的孔径大于地锚螺杆(3)的外径。

9.根据权利要求3所述的用于地震模拟振动台的地锚系统，其特征在于，所述地锚螺杆螺纹段(32)露出振动台底座(7)的顶部安装有垫板(6)，并通过安装上、下两个螺母(5)与振动台底座(7)连接。

10.根据权利要求4所述的用于地震模拟振动台的地锚系统，其特征在于，所述十字旋转孔(15)与所述圆形旋转孔(16)的直径与地锚套管(2)的内壁直径相同。

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