水平雙向地震模擬振動臺綜合系統的制作方法

專利名稱：水平雙向地震模擬振動臺綜合系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有水平雙向地震模擬振動臺綜合系統。
背景技術：
水平雙向地震模擬振動臺綜合系統通常由地震模擬振動臺臺面、激振器連 接裝置和支承及運行機構構成。地震模擬振動臺臺面有鋼筋混凝土結構臺面、 鋼焊結構臺面、鋁合金或鎂鋁合金鑄造結構臺面。鋼筋混凝土結構的地震模擬 振動臺臺面，自重大因而有效承載荷載小，彎曲頻率低使得振動臺全系統使用 頻率低，模擬的頻帶往往不能滿足地震模擬研究的需要，現己很少使用。鋁合 金臺面用于中型地震模擬振動臺中，鎂鋁合金鑄造臺面則用于小型振動臺 (2mx2m或以下)。合金臺面自重小，有效荷載大，采用網格構造臺面剛度有顯 著提高，彎曲頻率很高。但合金臺面不足在于成本很高，而且臺面內阻尼小， 當振動臺運行于30Hz以上時會引起臺體組成的薄板高頻局部振動，噪音較大。 目前，絕大部分振動臺臺面結構采用鋼焊結構，它與鋁合金及鎂鋁合金臺面相 比，臺面強度大，造價略低。國外設計的振動臺臺面多采用厚度為12cm 15cm 的抗撕裂Z向鋼的實心厚鋼板，這種臺面自重很大，因而有效荷載相對較小。 由于用鋼量大且加工工藝復雜，Z向鋼的實心厚鋼板結構臺面造價較高。現有國 內設計的振動臺鋼焊結構臺面是采用上下封閉的格柵板結構，即用薄鋼板形成 格柵，上覆一塊較厚的鋼平板，下墊薄鋼板，焊接形成箱體。為了模型與臺面 的連接需要在臺面上設置強度高、焊接性能好的螺紋、螺母。螺母需要焊接與 格柵肋板的十字交點，或者在螺母四側焊三角板加勁肋，再將螺母與加勁肋整體焊接在臺面板上。加工工藝復雜，制作成本高。
水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置包括激振固定型連桿鉸接式、 激振器擺動型連桿鉸接式和靜壓軸承連接式。激振固定型連桿鉸接式和激振器 擺動型連桿鉸接式都具有維護簡單、成本低，接頭剛性易于保證的優點。但是 二者在正交的自由度無約束情況下是不穩定機構，接頭部分均存在一定的機械 間隙，有幾何交叉耦合影響。靜壓軸承連接式無幾何交叉耦合影響，在無正交 自由度約束情況下可能穩定于所在位置，但其需要另設潤滑工作油源予以加壓 獲得所需的靜壓油膜剛度，接頭剛度難以保證。而且其接頭質量大，使激振器 出力做功增大。靜壓軸承連接式的維護困難，對其必須防污染、防水、防油液 滲漏，成本很高，因而難以廣泛應用。
水平雙向地震模擬振動臺支承及運行機構，采用雙頭鉸接連桿方式或平面靜 壓導軌方式。這兩種支承方式具有摩擦力較小、結構簡單易行的優點。但以此 為支承的振動臺，在水平運行過程中需克服傾覆力矩，使振動臺的水平位移能 力受到限制。而且由于振動臺支承點較少，豎向支承能力有限并且受力不均勻， 使得豎向荷載的量值，即試驗模型的最大重量受到了制約。(《地震模擬振動臺 的設計與應用技術》黃浩華著地震出版社)
綜上所述，現有的水平雙向地震模擬振動臺臺面及支承導向系統，由于結 構自身的不足在一定程度上影響了地震模擬振動臺的工作性能，也不易進行功 能拓展和設備升級。而且加工工藝復雜、成本和維護費用都很高昂，現有水平 雙向地震模擬振動臺造價通常高達百萬甚至千萬。研制水平雙向地震模擬振動 臺的綜合系統十分必要。

發明內容
為了解決已有技術存在的問題，本發明提供了水平雙向地震模擬振動臺的綜合系統。該綜合系統由井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元、 水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構單元和水平雙向地震模擬振動臺激振器
連接裝置單元構成；所述的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單 元的各個支承接觸單元6置于水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構的各支承 接觸單元30上，從而使所述的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面 單元和水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構單元形成連接關系；
所述的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元的臺面主板1的 上表面對應于振動臺激振器連接裝置的轉軸運行軌道401兩端位置分別焊接1 塊鋼墊塊700，每塊鋼墊塊700通過2根10.9級高強螺栓802與連接節點板801 連接，轉軸運行軌道401通過4根10.9級高強螺栓802與兩端各1塊節點板801 連接；這樣，就把井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元與水平 雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元連接起來；
所述的水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元的連接板103與激振 器推進鋼板102焊接，再通過2個13. 9級高強螺栓105把連接板103與激振器 推進鋼板102固接，這樣，就把水平雙向地震模擬振動臺綜合系統與激振器連 接起來；
要聲明本發明以下所涉及的有關的部件尺寸數值，均為與臺面主板1為
4mx4m的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面相配合時，本發明提
供的水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構的部件相應的尺寸數值。
下面介紹所述的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元的構成。
本發明提供的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元(以下簡 稱臺面)，如圖l、 2和圖3所示，包括振動臺臺面主板l、井形鋼軌梁加勁單元 2和支承接觸單元6;所述的振動臺臺面主板l由鋼板焊接而成，其平面尺寸優選為4mx4m;厚度應 不小于40mm，厚度優選為40ram;其用來承載和固定待測件，該振動臺臺面主板l 的厚度除保證臺面的剛度、強度，還綜合考慮了均勻傳力、減少應力集中現象 的發生，保證預留高強螺栓孔13的深度，以及減小自重并提供較大內阻尼的因 素；
振動臺臺面主板l上表面焊接有人字紋防滑覆面鋼板5;
在振動臺臺面主板l的上表面上經機械鉆孔得到固定待測件所需的預留高強
螺栓孔13，該預留髙強螺栓孔13不少于16個；該預留高強螺栓孔13也貫通人字 紋防滑覆面鋼板5，各個預留高強螺栓孔13均勻布置于臺面主板1和人字紋防滑 覆面鋼板5的上表面；每個預留高強螺栓孔13優選深入臺面1上表面的孔深為 25mm;
所述的井形鋼軌梁加勁單元2由2根縱向連續鋼軌梁3和2列橫向分段鋼軌梁 4垂直交叉布置成井字形并且焊接于振動臺臺面主板1的下表面構成；
如圖2、 4、 5、 6所示，縱向連續鋼軌梁3和橫向分段鋼軌梁4的每個交叉節點， 均由4塊切角、刨平的三角鋼板加勁肋8分別焊接于交叉節點縱向連續鋼軌梁3的 梁腹和橫向分段鋼軌梁4的梁腹；三角鋼板加勁肋8為縱向連續鋼軌梁3和橫向分 段鋼軌梁4提供可靠的側向支撐，保證二者在地震模擬作用下的穩定；
所述的井形鋼軌梁加勁單元2對振動臺臺面主板1起加勁的功能，使臺面剛
度、強度在均勻分布的基礎上明顯提髙，保證了臺面荷載向運行裝置的有效傳 遞，縱向連續鋼軌梁3和橫向分段鋼軌梁4采用鐵路鋼軌主要由于其具有剛度大、
抗沖擊荷載能力強和取材便利的優點。
如圖2所示，振動臺臺面主板1下面設置12個支承接觸單元6，沿每根所述的 縱向連續鋼軌梁3和橫向分段鋼軌梁4各均勻安置3個支承接觸單元6;為使支承接觸單元6為振動臺臺面主板1及其上待測件提供均勻支撐，每個支承接觸單元6
的中心分別在縱向連續鋼軌梁3和橫向分段鋼軌梁4的互相分割的三段的中心點 上；
如圖l、 3所示，所述的各個支承接觸單元6由等大的正方形的上層Q235鋼板 9和下層Q345Mn鋼板10通過埋頭高強螺栓ll分別于上層Q235鋼板9和下層Q345Mn 鋼板10的四角及中心點緊固連接組成；為保證振動臺臺面l水平雙向最大位移為 X=±30omm， Y=±30omm，所述的上層Q235鋼板9和下層Q345Mn鋼板10的平面尺寸均 應不小于700mmx700mm，優選700mmx700mm，所述的支承接觸單元6的上層Q235 鋼板9的厚度優選為10mm，下層Q345Mn鋼板10厚度優選為10mm;
如圖7、 8所示，所述的短鋼軌加勁肋7為在支承接觸單元6的表面的Q235鋼 板9和振動臺臺面主板1之間設置的4根分別平行縱向連續鋼軌梁3和橫向分段鋼 軌梁4并且與支承接觸單元6的邊長相等的短鋼軌，每個短鋼軌加勁肋7均與支承 接觸單元6的上層Q235鋼板9的上表面和振動臺臺面主板1的下表面焊接；還用高 強螺栓14把縱向連續鋼軌梁3、橫向分段鋼軌梁4及短鋼軌加勁肋7與支承接觸單 元6的Q235鋼板9連接，各個高強螺栓14沿鋼軌梁的梁軸向間距優選為200mm;以 保證支承接觸單元6具有足夠剛度；
采用Q345Mn鋼板10作支承接觸單元6的下層表面是利用了該材料抗沖擊強度 高的優點，保證振動臺臺面主板l能夠在水平面內自由滑動而不產生附加耗能， 在高頻、反復荷載等動力荷載作用下不產生附加振動和變形。
臺面的連接、剛度均通過理論計算和試驗驗證，在安全、可靠的前提下進 行設計。臺面制作過程中所用鋼構件都預先噴涂防腐漆。本發明所涉及焊接連 接均要經過超聲探傷，達到二級焊縫以上等級要求。
由于設計合理、減少能耗，該4mx4m臺面自重僅為5噸，僅為常用Z向鋼實心厚鋼板結構臺面的1/4-1/3，用鋼量小明顯小于其它同級別臺面，在保證振動臺
臺面工作性能的同時造價大為降低，卻可獲得更大的有效荷載；由于具有較大 的內阻尼也使其運行噪音明顯小于同級別的鋼焊臺面和合金臺面。本發明的臺 面剛度大，彎曲頻率高；內阻尼大，運行噪音小，運行于70Hz以下時不會引起 臺體高頻局部振動；由于結構合理，臺面剛度分布均勻，減小了應力集中現象； 最大位移可達X=±300mm， Y=±30omm。取材方便、工藝簡單。
下面介紹所述的水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構單元的構成
如圖9、 10、 11所示，本發明提供的水平雙向地震模擬振動臺支承運行機 構包括運行機構底板25、井形加勁單元20、橫縱鋼軌梁交叉節點加勁肋23、支 承接觸單元30、短鋼軌加勁肋34、運行機構固定地錨41-1、 41-2和底板耳板 42;
所述的運行機構底板25由鋼板構成，優選其厚度為40mm;其Y方向兩個 邊緣各焊接不少于3塊底板耳板42，厚度與運行機構底板25厚度相同，其中部 有孔徑與運行機構固定地錨41-1相匹配的孔，用于穿過運行機構固定地錨41-1;
所述的運行機構固定地錨41-1上部為圓柱體下部為長方體，上部的圓柱體 直徑不小于150mm，優選其直徑為150mm，下部的長方體尺寸不小于 250mmx250mmxl50mm，優選尺寸為250mmx250mmx 100mm;運4亍禾幾構固定 地錨41-1的下部固定在槽道43中，運行機構固定地錨41-1的上部嵌套運行機 構固定地錨41-2， 二者配合使整個支承運行機構固定在槽道43中，槽道43固
定在基礎44上；
運行機構底板25上表面按井字形分別焊接2根連續縱向鋼軌梁21 (以下簡 稱縱梁21)和2列分段橫向鋼軌梁22 (以下簡稱橫梁22)構成井形加勁單元 20;縱梁21和橫梁22采用鐵路鋼軌制作主要由于其剛度大、抗沖擊荷載能力強、取材便利的優點。井形加勁單元20使運行機構底板25的剛度、強度在均
勻分布的基礎上明顯提高；
如圖12、 13、 14所示，在每個井形加勁單元20的縱梁21和橫梁22的交叉節 點，均分別通過4塊強度為Q235級以上的切角、刨平的直角等腰三角形鋼板把縱 梁21的梁腹和橫梁22的梁腹焊接，為縱梁21和橫梁22提供可靠的側向支撐，保 證二者在地震模擬作用下的穩定；該橫縱鋼軌梁交叉節點加勁肋23厚度優選為 20mm;
如圖9、 10、 11、 15、 16所示，為使水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構 既能承受地震模擬振動臺的豎直方向荷載，又能保證振動臺臺面近似無摩擦地 在水平面內自由滑動，在所述的每根縱梁21上和每列橫梁22上各安置3個支承接 觸單元30，每個支承接觸單元30的中心分別在縱梁21上和橫梁22上的互相分割 的三段的中心點上；該支承接觸單元30由鋼球盒32和置于鋼球盒32內的萬向轉 動鋼球33構成；所述的鋼球盒32由Q345Mn鋼板焊接而成，鋼球盒32底的內部平
面尺寸應保證振動臺水平雙向最大位移和振動臺承載力要求，為保證最大位移 為X^300mm， Y-士300mm的振動臺，鋼球盒32的優選底的內部平面尺寸不應小于
600nmix600mm，鋼球盒32的優選底的內部平面尺寸為600mmx600mm;鋼球盒32的 深度應該略小于內置萬向轉動鋼球33的直徑，目的是保證萬向轉動鋼球33可以 在鋼球盒32內自由轉動；優選萬向轉動鋼球33直徑為50imn;萬向轉動鋼球33密 布于鋼球盒32中，萬向轉動鋼球33間空隙由潤滑劑填充；
所述的每個鋼球盒32分別與其下部的縱梁21或橫梁22焊接，并在鋼球盒32 的底面與運行機構底板25之間還焊接分別平行于縱梁21或橫梁22的并與鋼球盒 32等長的短鋼軌加勁肋34，所述的短鋼軌加勁肋34還與運行機構底板25通過間 距不大于200mm的高強螺栓35固定連接，優選螺栓間距為100mm，以保證水平自由滑動支承單元30具有足夠的強度和剛度；
本發明所提供的水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構對振動臺臺面不產 生傾覆力矩，因而水平位移能力和最大模型重量都明顯提高，最大水平位移可
達乂=±300咖，Y二士300mm，最大模型重量可達150噸。由于鋼球組提供了均勻的多 區支撐，減少了附加的應力集中，使振動臺受力更接近地震模擬的真實情況。 更為可貴的是如需進一步加大振動臺位移能力和豎向承載能力，只需加大鋼 球盒邊長和增設鋼球即可完成水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構的設備升級。
下面介紹所述的水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元的構成。
本發明提供一種水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元的構成包括 (1)如圖17、 19、 20所示，激振器推進鋼板102與連接板103焊接，再通 過2個13. 9級高強螺栓105把激振器推進鋼板102與連接板103固接，所述的 激振器推迸鋼板102和連接板103均為矩形鋼板，二者平面尺寸相同且均不應 小于400鵬x400mm，優選平面尺寸為700mmx700mm;所述的激振器推進鋼板102 和連接板103 二者厚度均不應小于40mm，厚度優選為50mm;
(2)如圖17、 19、 20、 22、 23所示，與連接板103的上端平齊焊接轉軸 連動鋼板201，在連接板103的下部焊接轉軸連動鋼板202，轉軸連動鋼板201 與轉軸連動鋼板202為平面尺寸及厚度均相同的兩塊矩形鋼板，轉軸連動鋼板 201與轉軸連動鋼板202各設有分別同心的4個鋼板圓孔203,所述的轉軸連動 鋼板201、 202平面不應小于500nmix500fflffl， 二者厚度均不應小于50咖，轉軸連 動鋼板201、 202優選平面尺寸為700nmix700mm，所述的轉軸連動鋼板201、 202
厚度優選為60fflffl;
所述的鋼板圓孔203直徑與鋼轉軸301的兩端直徑小的圓柱體的直徑相匹配，鋼轉軸301兩端直徑小的圓柱體分別穿過鋼板圓孔203，并使鋼轉軸301能 在鋼板圓孔203中自由轉動，各個鋼板圓孔203之間中心距不應小于3倍的鋼 板圓孔203圓孔直徑，且孔中心至鋼板邊緣距離不應小于2倍的鋼板圓孔203 圓孔直徑；
轉軸連動鋼板201的下表面加工有一列5個半球形凹坑201-1，轉軸連動鋼 板202的上表面加工有兩列半球形凹坑202-1、 202-2，每列凹坑個數為5個， 所述的半球形凹坑201-1與半球形的鋼球凹槽602配合，鋼球凹槽602安置有鋼 球902并且兩者是動配合；半球形凹坑202-1與轉軸運行軌道401下表面配合， 半球形凹坑202-1安置有鋼球903并且兩者是動配合；半球形凹坑202-2與振動 臺臺面主板l下表面配合，半球形凹坑202-2安置有鋼球904并且兩者是動配合；
半球形凹坑201-1深度應略小于鋼球902的半徑，半球形凹坑202-1的深度 應略大于鋼球903的半徑，半球形凹坑202-2的深度應略大于鋼球904的半徑； 鋼球902、 903、 904的直徑相等且不應小于20mm，鋼球902、 903、 904的直徑 優選為30鵬；
兩塊矩形鋼板加勁肋104分別與激振器推進鋼板102和連接板103及轉軸 連動鋼板201、 202的兩端的側面焊接，進一步保證激振器推進鋼板102與的連 接板103與轉軸連動鋼板201、 202的連接強度和剛度，所述的矩形鋼板加勁肋 104厚度優選為20mm、平面尺寸優選為600mmx600mm;
(3)如圖17、 20、 21所示，4個鋼轉軸301為中部直徑大兩端直徑小的三 段式同心的變截面圓柱體，中部優選直徑為120nrni，兩端優選直徑為lOOmrn;每 個鋼轉軸301兩端直徑小的圓柱體分別穿入轉軸連動鋼板201和轉軸連動鋼板 202對應的同心鋼板圓孔203中，中部直徑大的圓柱體可以沿著轉軸運行軌道 401自由來回滾動，從而實現振動臺臺面主板1垂直于激振器推進方向的水平位移；每個鋼轉軸301底部中心加工有深度略小于鋼球905半徑的半球形凹坑302， 每個凹坑302與方形凹坑座303的半球形凹坑304配合，使鋼球905可以在凹 坑302和半球形凹坑304之間自由轉動，使鋼轉軸301在圓孔203內順暢轉動， 并將鋼轉軸301的自重傳遞給轉軸支承鋼板501;所述的鋼球905直徑應不小于 20咖，直徑優選為30mm;
(4)如圖17、 20、 21所示，在連接板103與激振器推進鋼板102下端焊接 轉軸支承鋼板501，該轉軸支承鋼板501上表面焊接4個方形凹坑座303和1個 條形的鋼墊塊506;所述的方形凹坑座303中心有半球形凹坑304，方形凹坑座 303的長X寬X高應不小于70mmX70mmx50ram，方形凹坑座303優選尺寸為 100imnxl00nmix6(kni;半球形凹坑304用于容納鋼球905并將鋼轉軸301的自重 傳遞給轉軸支承鋼板501;用于承托5和轉軸連動鋼板2的自重；
所述的鋼墊塊506上表面與轉軸連動鋼板202焊接，下表面與轉軸支承鋼 板501焊接，用于將連動鋼板202的自重荷載傳遞至轉軸支承鋼板501;鋼墊塊 506是長度與轉軸連動鋼板202的寬度相等的棱柱體，優選尺寸長X寬X高為 700mm x 50咖x 50咖；
(5)如圖19、 20、 21所示，轉軸支承鋼板501的下表面焊接不少于2個支座 鋼滾軸502，優選個數為4個鋼滾軸502;每個支座鋼滾軸502上穿過并嵌套不 少于2個支座滾動軸承503，優選嵌套3個支座滾動軸承503;支座滾動軸承503 以支座鋼滾軸502為軸自由轉動，實現轉軸支承鋼板501及其上部承托部件在 水平橫向的自由位移；
(6)如圖17、 18、 19、 21、 24、 25、 26、 27所示，轉軸運行軌道401是 平面形狀為U形的扁體鋼梁，其內壁凈長/l優選為700nrni，轉軸運行軌道401 U 形中部橫截面尺寸hlxbl優選為50mmx 150mffl，轉軸運行軌道401 U形兩端橫截面尺寸h2xb2優選50mmxl00咖；
在振動臺臺面主板1的上表面對應于轉軸運行軌道401兩端位置分別焊接1 塊鋼墊塊700，每塊鋼墊塊700通過2根10.9級高強螺栓802與連接節點板801 連接，轉軸運行軌道401通過4根10.9級高強螺栓802與兩端各1塊節點板801 連接；這樣，就把振動臺臺面主板1與一種振動臺激振器連接裝置連接起來；
轉軸運行軌道401上表面中部設有鋼球槽402，鋼球槽402深度略小于鋼球 901的直徑，鋼球槽402與轉軸連動鋼板201配合使鋼球901可以在鋼球槽402 內自由滾動；轉軸運行軌道401的自重由兩端的各2個矩形鋼板柱404和各1 個箱形鋼板柱403共同承擔；每個矩形鋼板柱404與箱形鋼板柱403等高，矩 形鋼板柱404優選高X寬X厚為500mmxi00mmx40咖；箱形鋼板柱403由四塊鋼
板焊接而成，每塊鋼板優選厚度為40mm;
矩形鋼板柱404和箱形鋼板柱403的上端焊接于轉軸運行軌道401的下表面， 下端焊接于軌道支座支承鋼板405的上表面；
每個支座支承鋼板405下面各安置一個滿布鋼球505的鋼球盒504，支座支 承鋼板405的幾何中心與箱形鋼板柱403的截面幾何中心重合，支座支承鋼板 405沿相應激振器推進方向各向外伸出長度/3 ，該外伸出長度/3應該使使振動臺 達能夠達到到最大位移X=±300mm， Y=±300mm，優選長度/3為350imi;
鋼球505和鋼球盒504用于承載轉軸運行軌道401的自重并允許轉軸運行 軌道401在水平面內自由滑動，鋼球盒504將轉軸運行軌道401、矩形鋼板柱 404和箱形鋼板柱403以及鋼球505自重傳遞給鋼球盒504下面的基礎507;鋼 球505的優選直徑是50mm，每個鋼球盒504由20mm厚Q345Mn鋼板焊接而成， 優選盒內壁的平面尺寸為600mmx600mm的正方形盒，盒內凈深度略小于鋼球505 的直徑；鋼球505之間由潤滑劑填充空隙；(8) 如圖17、 24、 25所示，轉軸運行軌道401 U形兩端的內側各粘貼一塊 的聚氨酯墊塊406，所述的聚氨酯墊塊406厚度優選為20mm，用以防止鋼轉軸 301運行過程中對轉軸運行軌道401U形兩端意外撞擊產生的不利影響；
(9) 如圖17、 18、 19、 20所示，在振動臺臺面主板1上表面焊接與轉軸 運行軌道401位置對應且與轉軸運行軌道401內壁凈長/l相等的鋼球滾動槽道 601，鋼球滾動槽道601寬度不為小于50mm的條形塊體，鋼球滾動槽道601厚 度不應小于30mm,鋼球滾動槽道601上表面中部沿長度方向設深度略大于鋼球 902半徑的鋼球凹槽602，鋼球凹槽602與半球形坑201-1配合使鋼球902可以 在二者之間自由滾動。
制作連接板103，矩形鋼板加勁肋104，轉軸連動鋼板201、 202，鋼轉軸301， 方形凹坑座303，轉軸運行軌道401，箱形鋼板柱403，矩形鋼板柱404，軌道支 座支承鋼板405，轉軸支承鋼板501，支座鋼滾軸502，支座滾動軸承503，鋼球 盒504，鋼球505，鋼墊塊506，鋼球滾動槽道601，鋼墊板700，鋼球901、 902、 903、 904、 905和節點板801均采用Q345Mn級鋼材，所有鋼部件都預先噴涂防腐 漆，所述的焊接連接均要經過超聲探傷，達到二級焊縫以上等級要求。
該水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元，通過所述的激振器推進鋼 板102推動振動臺臺面主板1完成沿激振器101出力方向的位移和水平地震作用 通過所述的鋼轉軸301沿轉軸運行軌道401的滾動實現振動臺臺面主板1垂直激 振器101出力方向的位移。
整個水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置的自重荷載由鋼球盒504和支 座滾動軸承503傳遞給了基礎507，因此激振器101只需克服鋼球505之間極小的 滾動摩擦，激振器出力額外作功很小。
本發明提供的水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元，結構科學合理，克服了現有的水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置的機械間隙和幾何 耦合影響，使振動臺XY兩個方向的位移和激振力互相獨立；由于整個水平雙向
地震模擬振動臺激振器連接裝置的自重荷載由鋼球盒504和支座滾動軸承503傳 遞給了基礎507，因此激振器101只需克服鋼球505之間極小的滾動摩擦，激振器
出力額外作功很小。本發明提供一種振動臺激振器連接裝置能夠達到最大位移 X=±30omm， Y=±300mm，而且，激振器額外作功極小，激振器效率顯著提高。造
價低廉、易于維護。
有益效果本發明提供了水平雙向地震模擬振動臺的綜合系統，減輕了臺 面自重以獲得更大的有效荷載的同時提供較大的內阻尼以減小局部振動、降低 運行噪音，采用的振動臺激振器連接裝置無幾何耦合、接頭剛度易保證、激振 器額外功小、易于維護、造價低廉；采用的支承運行機構不僅能為振動臺面和 大噸位的模型試件提供安全有效的豎向支承，而且振動臺臺面可以在水平面任 意方向自由滑動，減小了運行摩擦，振動臺水平位移能力不再受傾覆力矩的制 約。同時，水平雙向地震模擬振動臺的綜合系統結構簡單、造價低廉、能耗小、 能效高易于升級，實現承載和位移能力的進一步拓展。該綜合系統能夠達到最 大^立禾多X二土300mm， Y二土300mm，


圖l是水平雙向地震模擬振動臺的綜合系統的臺面單元構成的示意圖的主視圖。
圖2是水平雙向地震模擬振動臺的綜合系統的臺面單元構成的示意圖的俯視圖。
圖3是水平雙向地震模擬振動臺的綜合系統的臺面單元構成的示意圖的左視圖。圖4是圖2中井形鋼軌梁加勁單元2的節點A局部放大圖。 圖5是圖4中節點A局部放大圖的B-B剖面視圖。 圖6是圖5中的C-C剖面視圖。 圖7是圖1中的D-D剖面視圖。 圖8是圖3中的E-E剖面視圖。
圖9是水平雙向地震模擬振動臺的綜合系統的支承及運行單元構成俯視圖。
圖10是圖9的F-F剖視圖。
圖11是圖9的G-G剖視圖。
圖12是圖9中S節點的局部放大視圖。
圖13是圖12中的H-H剖視圖。
圖14是圖13中的J-J剖視圖。
圖15是圖10中的K-K剖視圖。
圖16是圖11中的L-L剖視圖。
圖17是水平雙向地震模擬振動臺的綜合系統的激振器連接裝置的構成示意 圖的主視圖。
圖18是圖17的M-M剖視圖的放大視圖。
圖19是圖17的N-N剖視圖的放大視圖。
圖20是圖17的0-O剖視圖的放大視圖。
圖21是圖17的P-P剖視圖的放大視圖。
圖22是圖19的Q-Q剖視圖的放大視圖。
圖23是圖19的R-R剖視圖的放大視圖。 圖24是水平雙向地震模擬振動臺的綜合系統的激振器連接裝置中轉軸運行 軌道401及其輔助部件構成示意圖的俯視圖。圖25是轉軸運行軌道401的構成示意圖 圖26是圖25的1-1剖視圖 圖27是圖25的2-2剖視圖
具體實施例方式
實施例l 本發明提供了水平雙向地震模擬振動臺的綜合系統。該綜合系 統由井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元、水平雙向地震模擬 振動臺支承運行機構單元和水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元構 成；所述的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元的各個支承接 觸單元6置于水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構的各支承接觸單元30上，從
而使所述的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元和水平雙向地 震模擬振動臺支承運行機構單元形成連接關系；
所述的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元的臺面主板1的 上表面對應于振動臺激振器連接裝置的轉軸運行軌道401兩端位置分別焊接1 塊鋼墊塊700，每塊鋼墊塊700通過2根10.9級高強螺栓802與連接節點板801 連接，轉軸運行軌道401通過4根10.9級高強螺栓802與兩端各1塊節點板801 連接；這樣，就把井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元與水平 雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元連接起來；
所述的水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元的連接板103與激振 器推進鋼板102焊接，再通過2個13. 9級高強螺栓105把連接板103與激振器 推進鋼板102固接，這樣，就把水平雙向地震模擬振動臺綜合系統與激振器連 接起來；
下面介紹所述的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元的構成。本發明提供的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元(以下簡 稱臺面)，如圖l、 2和圖3所示，包括振動臺臺面主板l、井形鋼軌梁加勁單元 2和支承接觸單元6;
所述的振動臺臺面主板l由鋼板焊接而成，其平面尺寸為4inx4m;厚度為40mm;
其用來承載和固定待測件，該振動臺臺面主板l的厚度除保證臺面的剛度、強度，
還綜合考慮了均勻傳力、減少應力集中現象的發生，保證預留高強螺栓孔13的 深度，以及減小自重并提供較大內阻尼的因素；
振動臺臺面主板1上表面焊接有人字紋防滑覆面鋼板5;
在振動臺臺面主板l的上表面上經機械鉆孔得到固定待測件所需的預留高強 螺栓孔13,該預留高強螺栓孔13不少于16個；該預留高強螺栓孔13也貫通人字 紋防滑覆面鋼板5，各個預留高強螺栓孔13均勻布置于臺面主板1和人字紋防滑 覆面鋼板5的上表面；每個預留高強螺栓孔13深入臺面l上表面的孔深為25mm;
所述的井形鋼軌梁加勁單元2由2根縱向連續鋼軌梁3和2列橫向分段鋼軌梁 4垂直交叉布置成井字形并且焊接于振動臺臺面主板1的下表面構成；
如圖2、 4、 5、 6所示，縱向連續鋼軌梁3和橫向分段鋼軌梁4的每個交叉節點， 均由4塊切角、刨平的三角鋼板加勁肋8分別焊接于交叉節點縱向連續鋼軌梁3的 梁腹和橫向分段鋼軌梁4的梁腹；三角鋼板加勁肋8為縱向連續鋼軌梁3和橫向分 段鋼軌梁4提供側向支撐，保證交叉節點在地震模擬作用中不產生附加應力集 中；
所述的井形鋼軌梁加勁單元2對振動臺臺面主板1起加勁的功能，使臺面剛 度、強度在均勻分布的基礎上明顯提高，保證了臺面荷載向運行裝置的有效傳 遞，采用鐵路鋼軌主要由于其具有剛度大、抗沖擊荷載能力強和取材便利的優點。如圖2所示，振動臺臺面主板1下面設置12個支承接觸單元6，沿每根所述的 縱向連續鋼軌梁3和橫向分段鋼軌梁4各均勻安置3個支承接觸單元6;為使支承 接觸單元6為振動臺臺面主板1及其上待測件提供均勻支撐，每個支承接觸單元6 的中心分別在縱向連續鋼軌梁3和橫向分段鋼軌梁4的互相分割的三段的中心點 上；
如圖l、 3所示，所述的各個支承接觸單元6由等大的正方形的上層Q235鋼板 9和下層Q345Mn鋼板10通過埋頭高強螺栓ll分別于上層Q235鋼板9和下層Q345Mn 鋼板iO的四角及中心點緊固連接組成；為保證振動臺臺面l水平雙向最大位移為 X二土3oomm， Y二士3oo咖，所述的上層Q235鋼板9和下層Q345Mn鋼板10的平面尺寸為 700mmx700mm，所述的支承接觸單元6的上層Q235鋼板9的厚度為K)mm，下層 Q345Mn鋼板10厚度為10mm;
如圖7、 8所示，所述的短鋼軌加勁肋7為在支承接觸單元6的表面的Q235鋼 板9和振動臺臺面主板1之間設置的4根分別平行縱向連續鋼軌梁3和橫向分段鋼 軌梁4并且與支承接觸單元6的邊長相等的短鋼軌，每個短鋼軌加勁肋7均與支承 接觸單元6的上層Q235鋼板9的上表面和振動臺臺面主板1的下表面焊接；還用高 強螺栓14把縱向連續鋼軌梁3、橫向分段鋼軌梁4及短鋼軌加勁肋7與支承接觸單 元6的Q235鋼板9連接，各個高強螺栓14沿鋼軌梁的梁軸向間距為200mra;以保證 支承接觸單元6具有足夠剛度；
采用Q345Mn鋼板10作支承接觸單元6的下層表面是利用了該材料抗沖擊強 度高的優點，保證振動臺臺面主板l能夠在水平面內自由滑動而不產生附加耗 能，在高頻、反復荷載等動力荷載作用下不產生附加振動和變形。
臺面的連接、剛度均通過理論計算和試驗驗證，在安全、可靠的前提下進 行設計。臺面制作過程中所用鋼構件都預先噴涂防腐漆。本發明所涉及焊接連接均要經過超聲探傷，達到二級焊縫以上等級要求。
下面介紹所述的平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元的構成。
本發明提供一種平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元的構成，，如圖
9、 10、 ll所示，包括運行機構底板25、井形加勁單元20、橫縱鋼軌梁交叉節點 加勁肋23、支承接觸單元30、短鋼軌加勁肋34、運行機構固定地錨41-1、 41-2 和底板耳板42;
所述的運行機構底板25由鋼板構成，其厚度為40tnm;其Y方向兩個邊緣各 焊接不少于3塊底板耳板42，厚度與運行機構底板25厚度相同，其中部有孔徑 與運行機構固定地錨41-1相匹配的孔，用于穿過運行機構固定地錨41-1;
所述的運行機構固定地錨41-1上部為圓柱體下部為長方體，上部的圓柱體 直徑不小于150mm ，直徑為150mm ，下部的長方體尺寸不小于 250mmx250mmxl50mm，尺寸為250咖x250咖x 100mm;運行機構固定地錨41-1的 下部固定在槽道43中，運行機構固定地錨41-1的上部嵌套運行機構固定地錨 41-2， 二者配合使整個支承運行機構固定在槽道43中，槽道43固定在基礎44
上；
運行機構底板25上表面按井字形分別焊接縱梁21和橫梁22，井形加勁單 元20使運行機構底板25的剛度、強度在均勻分布的基礎上明顯提高-，
如圖12、 13、 14所示，在井形加勁單元20的縱梁21和橫梁22的交叉節點， 分別通過4塊橫縱鋼軌梁交叉節點加勁肋23把縱梁21的梁腹和橫梁22的梁腹焊 接，該三角形鋼板23切角、刨平，直角等腰三角形鋼板的強度為Q235級；由橫 縱鋼軌梁交叉節點加勁肋23為縱梁21和橫梁22提供側向支撐，保證交叉節點在 地震模擬作用中不產生附加應力集中；該橫縱鋼軌梁交叉節點加勁肋23厚度為 2()n'm;如圖9、 10、 11、 15、 16所示，為使水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構 既能承受地震模擬振動臺的豎直方向荷載，又能保證振動臺臺面近似無摩擦地 在水平面內自由滑動，在所述的每根縱梁21上和每列橫梁22上各安置3個支承接 觸單元30，每個支承接觸單元30的中心分別在縱梁21上和橫梁22上的互相分割 的三段的中心點上；該支承接觸單元30由鋼球盒32和置于鋼球盒32內的萬向轉 動鋼球33構成；所述的鋼球盒32由Q345Mn鋼板焊接而成，鋼球盒32底的內部平
面尺寸應保證振動臺水平雙向最大位移和振動臺承載力要求，為保證最大位移 為X^30omm， Y-土30omin的振動臺，鋼球盒32的優選底的內部平面尺寸不應小于 600咖x600mm，鋼球盒32的底的內部平面尺寸為600mmx600mm;鋼球盒32的深度 應該略小于內置萬向轉動鋼球33的直徑，目的是保證萬向轉動鋼球33可以在鋼 球盒32內自由轉動；萬向轉動鋼球33直徑為50mm;萬向轉動鋼球33密布于鋼球 盒32中，萬向轉動鋼球33間空隙由潤滑劑填充；
所述的每個鋼球盒32分別與其下部的縱梁21或橫梁22焊接，并在鋼球盒32 的底面與運行機構底板25之間還焊接分別平行于縱梁21或橫梁22的并與鋼球盒 32等長的短鋼軌加勁肋34，所述的短鋼軌加勁肋34還與運行機構底板25通過間 距不大于200ram的高強螺栓35固定連接，螺栓間距為100mm，以保證水平自由滑 動支承單元30具有足夠的強度和剛度；
下面介紹所述的平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元的構成。
本發明提供一種水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元的構成包括
(1)如圖17、 19、 20所示，激振器推進鋼板102與激振器101為固接，激 振器推進鋼板102與連接板103焊接，再通過2個13. 9級高強螺栓105把激振 器推進鋼板102與連接板103固接，所述的激振器推進鋼板102和連接板103 均為矩形鋼板，二者平面尺寸相同且為700mmx700nim;所述的激振器推進鋼板102和連接板103 二者厚度均為50fflm;
(2)如圖17、 19、 20、 22、 23所示，與連接板103的上端平齊焊接轉軸 連動鋼板201，在連接板103的下部焊接轉軸連動鋼板202，轉軸連動鋼板201 與轉軸連動鋼板202為平面尺寸及厚度均相同的兩塊矩形鋼板，轉軸連動鋼板 201與轉軸連動鋼板202各設有分別同心的4個鋼板圓孔203，轉軸連動鋼板201、 202平面尺寸為700mmx700mm，所述的轉軸連動鋼板201、 202厚度為60rnm;
鋼板圓孔203用于使鋼轉軸301穿過轉軸連動鋼板201、 202，并使鋼轉軸 301能在鋼板圓孔203中自由轉動，所述的鋼板圓孔203直徑與鋼轉軸301的直 徑相匹配，各個鋼板圓孔203之間中心距為300mm，且孔中心至鋼板邊緣距離為 300mm;
轉軸連動鋼板201的下表面加工有一列5個半球形凹坑201-1，轉軸連動鋼 板202的上表面加工有兩列半球形凹坑202-1、 202-2，每列凹坑個數為5個， 所述的半球形凹坑201-1與半球形的鋼球凹槽602配合，鋼球凹槽602安置有 鋼球902并且兩者是動配合；半球形凹坑202-1與轉軸運行軌道401下表面配 合，半球形凹坑202-1安置有鋼球903并且兩者是動配合；半球形凹坑202-2 與振動臺臺面主板1下表面配合，半球形凹坑202-2安置有鋼球904并且兩者 是動配合；
半球形凹坑201-1深度為10mm，半球形凹坑202-1的深度為16mm，半球形 凹坑202-2的深度為25mm;鋼球902、 903、 904的直徑為30mm;
兩塊矩形鋼板加勁肋104分別與激振器推進鋼板102和連接板103及轉軸連 動鋼板201、 202的兩端的側面焊接，進一步保證激振器推進鋼板102與的連接 板103與轉軸連動鋼板201 、202的連接強度和剛度，所述的矩形鋼板加勁肋104 厚度為20mm、平面尺寸為600mmx600mm;(3) 如圖17、 20、 21所示，所述的4個鋼轉軸301為中部直徑大兩端直徑 小的三段式同心的變截面圓柱體，中部直徑為120mm，兩端直徑為100mm;每個 鋼轉軸301兩端直徑小的圓柱體分別穿入轉軸連動鋼板201和轉軸連動鋼板202 對應的同心鋼板圓孔203中，中部直徑大的圓柱體可以沿著轉軸運行軌道401 自由來回滾動，從而實現振動臺臺面主板1垂直于激振器推進方向的水平位移-, 每個鋼轉軸301底部中心加工有深度為lOmm的半球形凹坑302，每個凹坑302 與方形凹坑座303的半球形凹坑304配合，使鋼球905可以在凹坑302和半球 形凹坑304之間自由轉動，使鋼轉軸301在圓孔203內順暢轉動，并將鋼轉軸 301的自重傳遞給轉軸支承鋼板501;所述的鋼球905直徑為30mm;
(4) 如圖17、 20、 21所示，在連接板103與激振器推進鋼板102下端焊接 轉軸支承鋼板501，該轉軸支承鋼板501上表面焊接4個方形凹坑座303和1個 條形的鋼墊塊506;所述的方形凹坑座303中心為半球形凹坑304同心，方形凹 坑座303的長X寬X高為100mmx 100mmx60mm;半球形凹坑304用于容納鋼球905 并將鋼轉軸301的自重傳遞給轉軸支承鋼板501;用于承托5和轉軸連動鋼板2 的自重；
所述的鋼墊塊506上表面與轉軸連動鋼板202焊接，下表面與轉軸支承鋼 板501焊接，用于將連動鋼板202的自重荷載傳遞至轉軸支承鋼板501;鋼墊塊 506是長度與轉軸連動鋼板202的寬度相等的棱柱體，其長X寬X高為 700mm x 50mm x 50mm;
(5) 如圖19、 20、 21所示，所述的轉軸支承鋼板501的下表面焊接4個鋼 滾軸502;每個支座鋼滾軸502上穿過并嵌套3個支座滾動軸承503;支座滾動 軸承503以支座鋼滾軸502為軸自由轉動，實現轉軸支承鋼板501及其上部承 托部件在水平橫向的自由位移；(6)如圖17、 18、 19、 21、 24、 25、 26、 27所示，轉軸運行軌道401是內 壁凈長/l為700nrni平面形狀為U形的扁鋼梁，轉軸運行軌道401U形中部橫截面 尺寸hlxbl為50mmxl50mm，轉軸運行軌道401U形兩端橫截面尺寸h2xb2為 50mmx 100mm;
先在振動臺臺面主板1的上表面對應于轉軸運行軌道401兩端位置分別焊 接1塊鋼墊塊700，每塊鋼墊塊700通過2根10. 9級高強螺栓802與連接節點 板801連接，轉軸運行軌道401通過4根10. 9級高強螺栓802與兩端各1塊節 點板801連接；
轉軸運行軌道401上表面中部設有鋼球槽402，鋼球槽402深度略小于鋼球 901的直徑，鋼球槽402與轉軸連動鋼板201配合使鋼球901可以在鋼球槽402 內自由滾動；轉軸運行軌道401的自重由兩端的各2個矩形鋼板柱404和各1 個箱形鋼板柱403共同承擔；每個矩形鋼板柱404與箱形鋼板柱403等高，矩 形鋼板柱404高X寬X厚為500咖xl00mmx40mm;箱形鋼板柱403由四塊鋼板焊 接而成，每塊鋼板厚度為40imn;
矩形鋼板柱404和箱形鋼板柱403的上端焊接于轉軸運行軌道401的下表面， 下端焊接于軌道支座支承鋼板405的上表面；
每個支座支承鋼板405下面各安置一個滿布鋼球505的鋼球盒504，支座支 承鋼板405的幾何中心與箱形鋼板柱403的截面幾何中心重合，支座支承鋼板 405沿相應激振器推進方向各向外伸出箱形鋼板柱403兩端的長度/3為350mm; 鋼球505和鋼球盒504用于承載轉軸運行軌道401的自重并允許轉軸運行軌道 401在水平面內自由滑動，鋼球盒504將轉軸運行軌道401、矩形鋼板柱404和 箱形鋼板柱403以及鋼球505自重傳遞給鋼球盒504下面的基礎507;鋼球505 的直徑是50mm，每個鋼球盒504由20mm厚Q345Mn鋼板焊接而成，內壁為600mmx600fflin的正方形，盒內凈深度為45mm;鋼球505之間由潤滑劑填充空隙；
(8) 如圖17、 24、 25所示，轉軸運行軌道401兩端的內側各粘貼一塊的聚 氨酯墊塊406，所述的聚氨酯墊塊406厚度為20ram，用以防止鋼轉軸301運行 過程中對轉軸運行軌道401端部意外撞擊產生的不利影響；
(9) 如圖17、 18、 19、 20所示，在振動臺臺面主板1上表面焊接與轉軸 運行軌道401位置對應且長度為700mm的鋼球滾動槽道601，鋼球滾動槽道601 為寬度為60mm的條形塊體，鋼球滾動槽道601厚度為30mm，鋼球滾動槽道601 上表面中部沿長度方向設深度為20mm的鋼球凹槽602，鋼球凹槽602與半球形 坑201-1配合使鋼球902可以在二者之間自由滾動。
連接板103，矩形鋼板加勁肋104，轉軸連動鋼板201、 202，鋼轉軸301，方 形凹坑座303，轉軸運行軌道401，箱形鋼板柱403，矩形鋼板柱404，軌道支座 支承鋼板405，轉軸支承鋼板501，支座鋼滾軸502，支座滾動軸承503，鋼球盒 504，鋼球505，鋼墊塊506，鋼球滾動槽道601，鋼墊板700，鋼球901、 902、 903、 904、 905和節點板801均采用Q345Mn級鋼材制成，所有鋼部件都預先噴涂防腐漆， 所述的焊接連接均要經過超聲探傷，達到二級焊縫以上等級要求。
制作和安裝首先分別加工水平雙向地震模擬振動臺的臺面單元、激振器 連接裝置單元和支承運行機構單元。然后吊裝、固定支承運行機構，通過地錨 使其固定于基礎。吊裝臺面結構，將其放置與運行機構正上方，使臺面單元的 支承接觸單元6與支承接觸單元30的形心重合。再將激振器連接裝置單元與臺面 單元連接。最后連接激振器的激振器推進鋼板102與激振器連接裝置單元的連接 板103，使激振器連接裝置和激振器剛接。加工、制作過程中所用鋼構件都預先 噴涂防腐漆。本發明所涉及焊接連接均經過超聲探傷，達到二級焊縫以上等級 要求。本發明的有益效果是振動臺臺面自重輕，有效荷載大；臺面剛度大，彎曲 頻率高；內阻尼大，運行噪音小；系統剛度分布均勻，減小了應力集中現象；
增大了振動臺的負載能力和水平位移能力；減小了運行摩擦，避免了連接裝置
的機械間隙和幾何耦合影響，提高了振動臺的工作效率。易于維護和升級，結 構簡單、造價低廉、能耗小、能效高。
權利要求
1、水平雙向地震模擬振動臺的綜合系統，其特征在于，該綜合系統由井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元、水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構單元和水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元構成；所述的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元的各個支承接觸單元6置于水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構的各支承接觸單元30上，從而使所述的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元和水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構單元形成連接關系；所述的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元的臺面主板1的上表面對應于振動臺激振器連接裝置的轉軸運行軌道401兩端位置分別焊接1塊鋼墊塊700，每塊鋼墊塊700通過2根10.9級高強螺栓802與連接節點板801連接，轉軸運行軌道401通過4根10.9級高強螺栓802與兩端各1塊節點板801連接；這樣，就把井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元與水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元連接起來；所述的水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元的連接板103與激振器推進鋼板102焊接，再通過2個13.9級高強螺栓105把連接板103與激振器推進鋼板102固接，這樣，就把水平雙向地震模擬振動臺綜合系統與激振器連接起來；所述的井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面的構成有臺面主板(1)、井形鋼軌梁加勁單元(2)和支承接觸單元(6)；所述的臺面主板(1)由鋼板焊接而成；臺面主板(1)上表面焊接有人字紋防滑覆面鋼板(5)；在所述的臺面主板(1)的上表面上經機械鉆孔得到固定待測件所需的多個預留高強螺栓孔(13)，該預留高強螺栓孔(13)也貫通人字紋防滑覆面鋼板(5)，各個預留高強螺栓孔(13)均勻布置于臺面主板(1)和人字紋防滑覆面鋼板(5)的上表面；所述的井形鋼軌梁加勁單元(2)由橫向連續鋼軌梁(3)和縱向分段鋼軌梁(4)垂直交叉放置并且焊接于臺面主板(1)的下表面構成；橫向連續鋼軌梁(3)和縱向分段鋼軌梁(4)的每個交叉節點，均由4塊切角、刨平的三角鋼板加勁肋(8)分別焊接于交叉節點橫向連續鋼軌梁(3)的梁腹和縱向分段鋼軌梁(4)的梁腹；所述的臺面主板(1)的下面的每根橫向連續鋼軌梁(3)和縱向分段鋼軌梁(4)各均勻安置3個支承接觸單元(6)；每個支承接觸單元(6)的中心分別在橫向連續鋼軌梁(3)和縱向分段鋼軌梁(4)的互相分割的三段的中心點上；所述的支承接觸單元(6)均由等大的正方形的上層Q235鋼板(9)和下層Q345Mn鋼板(10)通過埋頭高強螺栓(11)分別于上層Q235鋼板(9)和下層Q345Mn鋼板(10)的四角及中心點緊固連接組成；所述的短鋼軌加勁肋(7)為在支承接觸單元(6)的上表面的Q235鋼板(9)和臺面主板(1)之間設置的4根分別平行橫向連續鋼軌梁(3)和縱向分段鋼軌梁(4)并且與支承接觸單元(6)的長度相等的短鋼軌，短鋼軌加勁肋(7)均與支承接觸單元(6)的上層Q235鋼板(9)的上表面和臺面主板(1)的下表面焊接，還用高強螺栓(14)把橫向連續鋼軌梁(3)、縱向分段鋼軌梁(4)及短鋼軌加勁肋(7)與支承接觸單元(6)的Q235鋼板(9)連接；所述的水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構有運行機構的構成能夠有底板(25)、井形加勁單元(20)、橫縱鋼軌梁交叉節點加勁肋(23)、支承接觸單元(30)、短鋼軌加勁肋(34)、運行機構固定地錨(41-1、41-2)和底板耳板(42)；所述的運行機構底板(25)由鋼板構成；其兩個邊緣各焊接不少于3塊底板耳板(42)，厚度與運行機構底板(25)厚度相同，其中部有孔徑與運行機構固定地錨(41-1)相匹配的孔，用于穿過運行機構固定地錨(41-1)；所述的運行機構固定地錨(41-1)上部為圓柱體下部為長方體，運行機構固定地錨(41-1)的下部固定在槽道(43)中，運行機構固定地錨(41-1)的上部嵌套運行機構固定地錨(41-2)，二者配合使整個支承運行機構固定在槽道(43)中，槽道(43)固定在基礎(44)上；運行機構底板(25)上表面按井字形分別焊接2根連續縱向鋼軌梁(21)和2列分段橫向鋼軌梁(22)構成井形加勁單元(20)；在每個井形加勁單元20的連續縱向鋼軌梁(21)和2列分段橫向鋼軌梁(22)的交叉節點，均分別通過4塊強度為Q235級以上的切角、刨平的直角等腰三角形鋼板把縱梁(21)的梁腹和橫梁22的梁腹焊接；所述的每根縱梁(21)上和每列橫梁(22)上各安置3個支承接觸單元(30)，每個支承接觸單元(30)的中心分別在縱梁(21)上和橫梁(22)上的互相分割的三段的中心點上；該支承接觸單元(30)由鋼球盒(32)和置于鋼球盒(32)內的萬向轉動鋼球(33)構成；所述的鋼球盒(32)由Q345Mn鋼板焊接而成，鋼球盒32底的內部平面尺寸應保證振動臺水平雙向最大位移和振動臺承載力要求，鋼球盒(32)的深度應該略小于內置萬向轉動鋼球(33)的直徑，保證萬向轉動鋼球(33)可以在鋼球盒(32)內自由轉動，萬向轉動鋼球33密布于鋼球盒(32)中，球間空隙由潤滑劑填充；所述的每個鋼球盒(32)分別與其下部的縱梁(21)或橫梁(22)焊接，并在鋼球盒(32)的底面與運行機構底板(25)之間還焊接分別平行于連續縱向鋼軌梁(21)和2列分段橫向鋼軌梁(22)的并與鋼球盒(32)等長的短鋼軌加勁肋(34)，所述的短鋼軌加勁肋(34)還與運行機構底板25通過高強螺栓(35)固定連接；水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置的構成如下連接板(103)與激振器推進鋼板(102)焊接，通過2個13.9級高強螺栓(105)把二者再固接，所述的連接板(103)和激振器推進鋼板(102)均為尺寸相等的矩形鋼板；與連接板(103)的上端平齊焊接轉軸連動鋼板(201)，在連接板(103)的下部焊接轉軸連動鋼板(202)，轉軸連動鋼板(201)與轉軸連動鋼板(202)為平面尺寸及厚度均相同的兩塊矩形鋼板，轉軸連動鋼板(201)與轉軸連動鋼板(202)各設有分別同心的4個鋼板圓孔(203)；所述的轉軸連動鋼板(201)和轉軸連動鋼板(202)尺寸相同；所述的鋼板圓孔(203)直徑與鋼轉軸(301)的兩端直徑小的圓柱體的直徑相匹配，鋼轉軸(301)的兩端直徑小的圓柱體分別穿過鋼板圓孔(203)，并使鋼轉軸(301)能在鋼板圓孔(203)中自由轉動，各個鋼板圓孔(203)之間中心距不應小于3倍的鋼板圓孔(203)圓孔直徑，且孔中心至鋼板邊緣距離不應小于2倍的鋼板圓孔(203)圓孔直徑；轉軸連動鋼板(201)的下表面加工有一列5個半球形凹坑(201-1)，轉軸連動鋼板(202)的上表面加工有兩列半球形凹坑(202-1、202-2)，每列凹坑個數為5個，所述的半球形凹坑(201-1)與半球形的鋼球凹槽(602)配合，鋼球凹槽(602)安置有鋼球(902)并且兩者是動配合；半球形凹坑(202-1)與轉軸運行軌道(401)下表面配合，半球形凹坑(202-1)安置有鋼球(903)并且兩者是動配合；半球形凹坑(202-2)與振動臺臺面主板(1)下表面配合，半球形凹坑(202-2)安置有鋼球(904)并且兩者是動配合；半球形凹坑(201-1)深度應略小于鋼球(902)的半徑，半球形凹坑(202-1)的深度應略大于鋼球(903)的半徑，半球形凹坑(202-2)的深度應略大于鋼球(904)的半徑；鋼球(902)、鋼球(903)和鋼球(904)的直徑相等；兩塊矩形鋼板加勁肋(104)分別與激振器推進鋼板(102)、連接板(103)、轉軸連動鋼板(201)和(202)的兩端的側面焊接；4個鋼轉軸(301)為中部直徑大兩端直徑小的三段式同心的變截面圓柱體，每個鋼轉軸(301)兩端直徑小的圓柱體分別穿入轉軸連動鋼板(201)和轉軸連動鋼板(202)對應的同心鋼板圓孔(203)中，中部直徑大的圓柱體可以沿著轉軸運行軌道(401)自由來回滾動實現振動臺臺面主板(1)垂直于激振器推進方向的水平位移；每個鋼轉軸(301)底部中心加工有深度略小于鋼球(905)半徑的半球形凹坑(302)，每個凹坑(302)與方形凹坑座(303)的半球形凹坑(304)配合，使鋼球(905)可以在凹坑(302)和半球形凹坑(304)之間自由轉動，使鋼轉軸(301)在圓孔(203)內順暢轉動，并將鋼轉軸(301)的自重傳遞給轉軸支承鋼板(501)；在連接板(103)與激振器推進鋼板(102)下端焊接轉軸支承鋼板(501)，該轉軸支承鋼板(501)上表面焊接4個方形凹坑座(303)和1個條形的鋼墊塊(506)；所述的方形凹坑座(303)中心有半球形凹坑(304)，半球形凹坑(304)用于容納鋼球(905)并將鋼轉軸(301)的自重傳遞給轉軸支承鋼板(501)；所述的鋼墊塊(506)上表面與轉軸連動鋼板(202)焊接，下表面與轉軸支承鋼板(501)焊接，用于將連動鋼板(202)的自重荷載傳遞至轉軸支承鋼板(501)；鋼墊塊(506)是長度與轉軸連動鋼板(202)的寬度相等的棱柱體；轉軸支承鋼板(501)的下表面焊接不少于2個支座鋼滾軸(502)；每個支座鋼滾軸(502)上穿過并嵌套不少于2個支座滾動軸承(503)；支座滾動軸承(503)以支座鋼滾軸(502)為軸自由轉動，實現轉軸支承鋼板(501)及其上部承托部件在水平橫向的自由位移；轉軸運行軌道(401)是平面形狀為U形的扁鋼梁；在振動臺臺面主板(1)的上表面對應于轉軸運行軌道(401)兩端位置分別焊接1塊鋼墊塊(700)，每塊鋼墊塊(700)通過2根10.9級高強螺栓(802)與連接節點板(801)連接，轉軸運行軌道(401)通過4根10.9級高強螺栓(802)與兩端各1塊節點板(801)連接；轉軸運行軌道(401)上表面中部設有鋼球槽(402)，鋼球槽(402)深度略小于鋼球(901)的直徑，鋼球槽(402)與轉軸連動鋼板(201)配合使鋼球(901)可以在鋼球槽(402)內自由滾動；轉軸運行軌道(401)的自重由兩端的各2個矩形鋼板柱(404)和各1個箱形鋼板柱(403)共同承擔；每個矩形鋼板柱(404)與箱形鋼板柱(403)等高；箱形鋼板柱(403)由四塊等尺寸的鋼板焊接而成；矩形鋼板柱(404)和箱形鋼板柱(403)的上端焊接于轉軸運行軌道(401)的下表面，下端焊接于軌道支座支承鋼板(405)的上表面；每個支座支承鋼板(405)下面各安置一個滿布鋼球(505)的鋼球盒(504)，支座支承鋼板(405)的幾何中心與箱形鋼板柱(403)的截面幾何中心重合，支座支承鋼板(405)沿相應激振器推進方向各向外伸出箱形鋼板柱(403)兩端的長度l3應保證振動臺達到最大位移X＝±300mm，Y＝±300mm；鋼球(505)和鋼球盒(504)用于承載轉軸運行軌道(401)的自重并允許轉軸運行軌道(401)在水平面內自由滑動，鋼球盒(504)將轉軸運行軌道(401)、矩形鋼板柱(404)和箱形鋼板柱(403)以及鋼球(505)自重傳遞給鋼球盒(504)下面的基礎(507)；每個鋼球盒(504)由Q345Mn鋼板焊接而成，盒內凈深度略小于鋼球(505)的直徑；鋼球(505)之間由潤滑劑填充空隙；轉軸運行軌道(401)U形兩端的內側各粘貼一塊的聚氨酯墊塊(406)；在振動臺臺面主板(1)上表面焊接與轉軸運行軌道(401)位置對應且與轉軸運行軌道(401)內壁凈長l1相等的鋼球滾動槽道(601)，鋼球滾動槽道(601)上表面中部沿長度方向設深度略大于鋼球(902)半徑的鋼球凹槽(602)，鋼球凹槽(602)與半球形坑(201-1)配合使鋼球(902)可以在二者之間自由滾動。
全文摘要
本發明提供了水平雙向地震模擬振動臺的綜合系統。該綜合系統由井形鋼軌梁加勁的水平雙向地震模擬振動臺臺面單元、水平雙向地震模擬振動臺支承運行機構單元和水平雙向地震模擬振動臺激振器連接裝置單元構成；所述的臺面單元的自重輕有效荷載大，大的內阻尼使局部振動小、噪音低；所述的振動臺激振器連接裝置無幾何耦合、接頭剛度易保證、激振器額外功小；所述的支承運行機構承載模型試件重，振動臺臺面可在水平面任意方向滑動，運行摩擦小，振動臺水平位移能力不受傾覆力矩制約。水平雙向地震模擬振動臺能夠達到最大位移為X＝±300mm，Y＝±300mm，結構簡單、造價低廉、能耗小、能效高，易于升級，實現承載和位移能力的進一步拓展。
文檔編號G01V1/145GK101556333SQ200910066560
公開日2009年10月14日 申請日期2009年2月24日 優先權日2009年2月24日
發明者董世貴, 董麗欣 申請人:吉林建筑工程學院