CN220602866U - 一种用于地下结构拟静力实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的属于土木工程技术领域，具体为一种用于地下结构拟静力实验装置，包括底板，所述底板的上侧壁开设有条形口，所述条形口的内部设置有移动机构，所述底板的上端通过移动机构设置有对称的反力钢板，所述底板的上端位于两个所述反力钢板之间设置有地下结构，本装置在模型顶部设置配重块模拟围岩压力及附加荷载，更真实的反映结构竖向受力，可以更方便的模拟不同埋深的状态；其次在结构两侧都布置弹簧来模拟周围土体对结构的约束作用，且可以根据两个反力钢板的位置移动来调节弹簧的刚度，且可以通过调节配重块的升降来改变压力，从而可以更加合理的对地下结构的抗震效果进行研究。

Description

一种用于地下结构拟静力实验装置

技术领域

本实用新型涉及土木工程技术领域，具体为一种用于地下结构拟静力实验装置。

背景技术

尽管地下工程相比于地面工程一般表现出更好的抗震性能，但是随着遭遇地震的地下工程数量的增加，地下结构损伤破坏的实例将会越来越多。城市轨道交通作为城市的生命线工程，不仅承担着大规模运输任务，还是灾后抢险、救灾的重要通道，这更对城市轨道交通的抗震设防提出了更严格的要求。尤其是地铁车站、区间隧道等地下生命线工程，由于其成本昂贵且一旦破坏很难修复，因此地下工程的抗震研究国内外都非常重视。目前地震研究的主要手段有理论计算、原位观测和室内试验，其中，室内试验因条件可控，是确定地下结构抗震性能和地震破坏机制的重要途径。

模型试验方法基本可分为振动台试验、离心机试验两类以及拟静力试验。振动台试验中使用的模型土基本为重塑土样，而重塑土样的动力特性和微观结构均与原状土存在较大的差异；其次，真实场地实际上为地下半无限空间，层叠剪切箱虽然可以在一定程度上模拟模型边界，但与真实场地条件仍然存在差距；再者，真实土体的多相介质特性、土层的不均匀性以及实际场地中的复杂地质条件均无法在试验中有效的重现；另外，由于结构模型与原型结构相似问题受多种条件制约，不同材料间性能差异、试验须在重力条件下进行等客观存在的问题导致目前尚无法真正做到两者间的完全相似。而离心机试验，由于试验台面尺寸较小导致试验模型的尺寸受限，因此很难用于模型尺寸较大的地下结构地震反应分析。拟静力试验中结构几何缩尺比通常较大，且可通过施加上覆荷载调整结构的轴压比及土体应力水平，因此采用拟静力试验研究地下结构抗震性能较合理。

为改良上述研究地下结构抗震性能的各物理模型试验方法的问题，研制一种经济性强、步序简单且可考虑土结构相互作用的地下结构拟静力试验装置亟待解决。本实用新型采用弹簧代替土体以考虑土结构相互作用，弹簧刚度可通过调整构件尺寸调节，而不需要结构周围大体量的土体，具有经济性好、缩尺比大的优势，弹簧一侧固定于底反力墙及反力钢架上，另一端与结构密贴接触，可较好的模拟土体只能受压不能受拉的力学特性及周围土体对地下结构的约束作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于地下结构拟静力实验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于地下结构拟静力实验装置，包括底板，所述底板的上侧壁开设有条形口，所述条形口的内部设置有移动机构，所述底板的上端通过移动机构设置有对称的反力钢板，所述底板的上端位于两个所述反力钢板之间设置有地下结构，所述地下结构的两端与两个所述反力钢板之间均设置有均匀排布的弹簧，所述底板上侧壁的左端固定设置有反力墙，所述反力墙的右侧壁固定设置有水平动作器，所述水平动作器的右侧壁固定设置有水平均载钢板，所述地下结构的上端设置有支架，所述支架的下侧壁与所述底板的上侧壁固定连接，所述支架的内部通过升降机构设置有配重块，所述地下结构的上侧壁固定设置有均匀排布的压力检测装置，均匀排布的所述压力检测装置的上端共同固定设置有接触板。

优选的，所述地下结构的侧壁和两个所述反力钢板的侧壁均固定设置有均匀排布的弹簧连接板，所述弹簧的两端均与所述弹簧连接板固定连接。

优选的，所述移动机构包括双向丝杆，所述双向丝杆通过轴承横向转动设置在条形口，所述双向丝杆的右端固定设置有旋转块，所述双向丝杆的杆壁螺纹设置有对称的滑块，两个所述滑块的上侧壁均与所述反力钢板的下侧壁固定连接。

优选的，所述水平均载钢板的右侧壁与所述地下结构的左侧壁接触。

优选的，所述升降机构包括双轴电机，所述双轴电机通过安装架与所述支架内壁的上端固定连接，所述双轴电机的两端均固定设置有转杆，两个所述转杆的外部均固定设置有缠绕辊，两个所述缠绕辊的外部均缠绕设置有连接绳，所述配重块的上侧壁固定设置有对称的固定环，两个所述连接绳的下端均与所述固定环固定连接。

优选的，所述配重块的下侧壁与所述接触板的上侧壁接触。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本装置在模型顶部设置配重块模拟围岩压力及附加荷载，更真实的反映结构竖向受力，可以更方便的模拟不同埋深的状态；其次在结构两侧都布置弹簧来模拟周围土体对结构的约束作用，且可以根据两个反力钢板的位置移动来调节弹簧的刚度，且可以通过调节配重块的升降来改变压力，从而可以更加合理的对地下结构的抗震效果进行研究。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为水平动力墙和水平均载钢板的结构示意图；

图3为底板的结构示意图；

图4为支架的侧面结构示意图。

图中：1底板、2反力钢板、3地下结构、4弹簧、5反力墙、6水平动力墙、7水平均载钢板、8支架、9配重块、10压力检测装置、11接触板、12弹簧连接板、13双向丝杆、14旋转块、15滑块、16双轴电机、17转杆、18缠绕辊、19连接绳、20固定环。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例：

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种用于地下结构拟静力实验装置，包括底板1，底板1的上侧壁开设有条形口，条形口的内部设置有移动机构，底板1的上端通过移动机构设置有对称的反力钢板2，底板1的上端位于两个反力钢板2之间设置有地下结构3，地下结构3的两端与两个反力钢板2之间均设置有均匀排布的弹簧4，底板1上侧壁的左端固定设置有反力墙5，反力墙5的右侧壁固定设置有水平动作器6，水平动作器6的右侧壁固定设置有水平均载钢板7，地下结构3的上端设置有支架8，支架8的下侧壁与底板1的上侧壁固定连接，支架8的内部通过升降机构设置有配重块9，地下结构3的上侧壁固定设置有均匀排布的压力检测装置10，均匀排布的压力检测装置10的上端共同固定设置有接触板11，本装置在模型顶部设置配重块9模拟围岩压力及附加荷载，更真实的反映结构竖向受力，可以更方便的模拟不同埋深的状态；其次在结构两侧都布置弹簧4来模拟周围土体对结构的约束作用，且可以根据两个反力钢板2的位置移动来调节弹簧4的刚度，且可以通过调节配重块9的升降来改变压力，从而可以更加合理的对地下结构3的抗震效果进行研究。

地下结构3的侧壁和两个反力钢板2的侧壁均固定设置有均匀排布的弹簧连接板12，弹簧4的两端均与弹簧连接板12固定连接。

移动机构包括双向丝杆13，双向丝杆13通过轴承横向转动设置在条形口，双向丝杆13的右端固定设置有旋转块14，双向丝杆13的杆壁螺纹设置有对称的滑块15，两个滑块15的上侧壁均与反力钢板2的下侧壁固定连接，便于调节两个反力钢板2的位置，对弹簧4进行挤压，来控制弹簧4的刚度。

水平均载钢板7的右侧壁与地下结构3的左侧壁接触，可以通过水平作动器6带动水平均载钢板7进行位置移动，并按试验要求对地下结构3顶端施加位移或力控制的反复荷载作用，每完成一定次数加载后对地下结构3进行整体描述观察其裂纹扩展及破坏特征，以考察地下结构的抗震性能。

升降机构包括双轴电机16，双轴电机16通过安装架与支架8内壁的上端固定连接，双轴电机16的两端均固定设置有转杆17，两个转杆17的外部均固定设置有缠绕辊18，两个缠绕辊18的外部均缠绕设置有连接绳19，配重块9的上侧壁固定设置有对称的固定环20，两个连接绳19的下端均与固定环20固定连接，通过升降机构改变配重块9与接触板11的接触程度，来控制对地下结构3的挤压程度，方便调节其纵向约束能力。

配重块9的下侧壁与接触板11的上侧壁接触。

工作原理：如果需要改变地下结构的横向约束作用，可以通过转动旋转块14，旋转块14带动双向丝杆13转动，双向丝杆13带动两个滑块15相靠近移动，从而带动上侧壁的反力钢板2对弹簧4进行挤压，从而调节弹簧4的刚度，如果需要改变对地下结构的纵向约束能力，可以通过升降机构控制配重块9下降，从而增加对地下结构3的压力，试验装置组装完成后，采用水平作动器6按试验要求对地下结构3顶端施加位移或力控制的反复荷载作用，每完成一定次数加载后对地下结构3进行整体描述观察其裂纹扩展及破坏特征，以考察地下结构的抗震性能。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于地下结构拟静力实验装置，包括底板(1)，其特征在于，所述底板(1)的上侧壁开设有条形口，所述条形口的内部设置有移动机构，所述底板(1)的上端通过移动机构设置有对称的反力钢板(2)，所述底板(1)的上端位于两个所述反力钢板(2)之间设置有地下结构(3)，所述地下结构(3)的两端与两个所述反力钢板(2)之间均设置有均匀排布的弹簧(4)，所述底板(1)上侧壁的左端固定设置有反力墙(5)，所述反力墙(5)的右侧壁固定设置有水平动作器(6)，所述水平动作器(6)的右侧壁固定设置有水平均载钢板(7)，所述地下结构(3)的上端设置有支架(8)，所述支架(8)的下侧壁与所述底板(1)的上侧壁固定连接，所述支架(8)的内部通过升降机构设置有配重块(9)，所述地下结构(3)的上侧壁固定设置有均匀排布的压力检测装置(10)，均匀排布的所述压力检测装置(10)的上端共同固定设置有接触板(11)。

2.根据权利要求1所述的一种用于地下结构拟静力实验装置，其特征在于：所述地下结构(3)的侧壁和两个所述反力钢板(2)的侧壁均固定设置有均匀排布的弹簧连接板(12)，所述弹簧(4)的两端均与所述弹簧连接板(12)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于地下结构拟静力实验装置，其特征在于：所述移动机构包括双向丝杆(13)，所述双向丝杆(13)通过轴承横向转动设置在条形口，所述双向丝杆(13)的右端固定设置有旋转块(14)，所述双向丝杆(13)的杆壁螺纹设置有对称的滑块(15)，两个所述滑块(15)的上侧壁均与所述反力钢板(2)的下侧壁固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于地下结构拟静力实验装置，其特征在于：所述水平均载钢板(7)的右侧壁与所述地下结构(3)的左侧壁接触。

5.根据权利要求1所述的一种用于地下结构拟静力实验装置，其特征在于：所述升降机构包括双轴电机(16)，所述双轴电机(16)通过安装架与所述支架(8)内壁的上端固定连接，所述双轴电机(16)的两端均固定设置有转杆(17)，两个所述转杆(17)的外部均固定设置有缠绕辊(18)，两个所述缠绕辊(18)的外部均缠绕设置有连接绳(19)，所述配重块(9)的上侧壁固定设置有对称的固定环(20)，两个所述连接绳(19)的下端均与所述固定环(20)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于地下结构拟静力实验装置，其特征在于：所述配重块(9)的下侧壁与所述接触板(11)的上侧壁接触。