專利名稱：用于多臺陣振動臺試驗實現地震動輸入可控連續體模型箱的制作方法
技術領域：
:本發明涉及長線性地下結構振動臺試驗的連續體模型箱，尤其涉及一種用于多臺陣振動臺試驗且能實現地震動輸入可控的連續體模型箱。
背景技術：
:在地下結構的振動臺試驗中，將模型土放置在模型箱內來模擬無限地基，設計相應的模型箱試驗裝置是實現多臺陣振動臺試驗的一個重要環節，迄今，振動臺試驗中所用的模型箱大都是單體模型箱，且所施加的地震激勵多為一致激勵，而用于長線性地下結構的多臺陣振動臺試驗的連續體模型箱尚不多見，并且在與理論分析模型匹配上存在不足，倘若要檢驗、驗證已有理論計算模型，必須要已知地震動輸入，利用臺陣系統，可以在各振動臺臺面輸入水平縱向和水平橫向地震動，輸入水平縱向地震動，臺面箱體地震動為輸入地震動，為已知量，但各臺面間的運動為往復拉伸壓縮運動，其地震動輸入為不可控量值，如在水平橫向輸入地震動,各臺面產生往復錯動,若臺面間箱體能隨其做線性運動，則中間箱體各點的地震動可按線性內插計算，可以用于理論計算模型的計算，因此設計合適的軟連接箱體是試驗地震動輸入可控的關鍵，關系到試驗的成敗
發明內容
: 為滿足上述要求，本發明設計一種連續體模型箱，該連續體模型箱結構簡單，由兩端剛性模型箱和中間軟連接箱體組成。為了實現上述目的，本發明采用如下的技術方案:用于多臺陣振動臺試驗實現地震動輸入可控連續體模型箱，由剛性箱和軟連接箱體相間連接組成，所述剛性箱由剛性材料制作而成，剛性箱可由角鋼焊接而成鋼框架，端部剛性箱由三個側面即正立面、背立面、側立面和底板組成，中間剛性箱由兩個側面即正立面、背立面和底板組成，軟連接箱體同樣是由正立面、背立面和底板組成，由此形成一個中空的連續體模型箱；所述軟連接箱體的每一側面由兩對上下布置的萬向節裝置對及萬向節裝置間的彈簧墊板組成，所述萬向節裝置對包括兩個可轉動萬向節和連接在兩個對可轉動萬向節之間的鋼梁組成，所述的兩個可轉動萬向節包括一個可轉動萬向節固定端和一個可轉動萬向節滑動端。所述可轉動萬向節固定端由底支座、上部構件及連接底支座和上部構件的兩道平面推力軸承組成，底支座可選用U型板，上部構件是由下部螺栓和焊接其上的立柱組成，立柱上留有螺孔，以便銷釘連接鋼梁；所述可轉動萬向節滑動端由底支座、上部構件及連接底支座和上部構件的兩道平面推力軸承組成，底支座可選用U型板，上部構件是由下部螺栓和焊接其上U型支架組成，U型支架焊接在下部螺栓上，另外兩側面上留有螺孔，以便滑動軸承連接鋼梁；鋼梁一端通過銷釘和萬向節固定端上部構件相連，保證鋼梁能在豎向非一致地震激勵時繞萬向節轉動；另一端通過一對可滑動軸承和萬向節滑動端上部構件相連，保證此端連接裝置在橫向水平非一致地震激勵時能沿鋼梁水平滑動；萬向節裝置對通過與可轉動萬向節固定端、可轉動滑動端焊接的豎柱和振動臺連接，保證兩臺振動臺中間部分所用重量傳遞到振動臺上。所述軟連接箱體的底板是由鋪設在兩側面下部的兩鋼梁之間的彈簧墊板組成，側面底面的彈簧墊板與鋼梁和剛性模型箱連接，所述彈簧墊板上下面由縱橫布置的彈簧組成，之間布置豎向彈簧；上下面的縱向彈簧采用拉伸彈簧，保證軟連接箱體在橫向地震動作用下橫向運動時縱向拉伸；上下面的橫向彈簧及其間的豎向彈簧采用壓縮彈簧，不僅起著固定縱向彈簧的作用，同時起著承受壓力的作用，滿足承載力要求且保證土體不下凸；既保證底板的剛性，滿足承載力要求，又保證橫向非一致激勵下隨著鋼梁做橫向運動，保證其在力的作用方向上能產生線性伸縮變形，軟連接箱體底面彈簧墊板與剛性箱的底板設置在同一水平面處，底板能隨端部模型箱底部鋼板的的運動而運動。本發明的有益效果是:該連續體模型箱的軟連接箱體豎向承載能力大，能支承傳遞土體及結構荷載，保證連續體模型箱的整體性和底面運動的一致性，適用于地下結構多臺陣振動臺試驗，能保證各單個模型箱的橫向相對自由運動，在模擬橫向地震動作用中，中間軟連接部分箱體內的地震動輸入可按線性內插得到，保證各單體模型箱的地震動輸入可控，數學模型簡單，便于理論分析，此裝置可用于長線性地下結構的多臺陣振動臺試驗。
下面結合附圖對本發明進一步說明。圖1是本發明連續體模型箱的一個實例的連接示意圖。圖2是本發明中可轉動萬向節裝置對。圖3是萬向節固定端構造示意圖。圖4是萬向節滑動端構造示意圖。圖5是側面和底面彈簧墊板的構造示意圖。圖中:1.剛性箱，2.萬向節裝置對，3.彈簧墊板，4.剛性箱底板，5.豎柱6.萬向節固定端上部構件，7.鋼梁，8.萬向節滑動端上部構件，9.萬向節底支座，10.銷釘，11.平面推力軸承，12.螺栓，13.U型支架，14.滑動軸承，15.橫向壓縮彈簧，16.縱向拉伸彈簧，17豎向壓縮彈簧。
具體實施例方式如圖1-4所示，本發明提供一種可用于長線性地下結構的多臺陣振動臺試驗中連續體模型箱的設計、制作。該連續體模型箱由剛性箱和軟連接箱體組成，軟連接箱體由四對圖2的萬向節對裝置、側面及底板彈簧墊板3組成，所述圖2萬向節裝置對包括萬向節固定端3和萬向節滑動端4及連接在兩個可轉動萬向節之間的鋼梁7，鋼梁一端通過銷釘10和萬向節固定端6相連，另一端通過滑動軸承11和萬向節滑動端8相連；所述可轉動萬向節由底支座9和上部構件構成，底支座9和上部構件通過兩道平面推力軸承11連為一體，以保證萬向節能水平轉動；萬向節對裝置通過與其焊接的豎柱5和振動臺連接，側面及底面彈簧墊板的構造如圖5，縱向拉伸彈簧16能保證軟連接箱體在橫向地震動作用下橫向運動時縱向拉伸，橫向壓縮彈簧15和豎向壓縮彈簧17不僅起著固定縱向彈簧16的作用，同時起著承受壓力的作用，保證土體不下凸；側面和底面彈簧墊板按其受力特性鋪設在鋼梁之間，并與剛性模型箱I連接，底板能隨端部模型箱底部鋼板的的運動而運動，軟連接箱體底板與剛性箱底板設置在同一水平面處；既保證底板的剛性，又保證橫向非一致激勵下的隨著鋼梁做橫向運動，保證其在力的作用方向上能產生線性伸縮變形。圖2萬向節裝置對保證各單體模型箱的相對平動、水平轉動。該軟連接裝置豎向承載能力大，能支承傳遞土體及結構荷載，保證連續體模型箱的整體性和各單體模型箱運動的橫向相對獨立性以及軟連接箱體的 線性運動。
權利要求
1.用于多臺陣振動臺試驗實現地震動輸入可控連續體模型箱，其特征在于:由剛性箱和軟連接箱體相間連接組成，所述剛性箱由剛性材料制作而成，剛性箱可由角鋼焊接而成鋼框架，端部剛性箱由三個側面即正立面、背立面、側立面和底板組成，中間剛性箱由兩個側面即正立面、背立面和底板組成，軟連接箱體同樣是由正立面、背立面和底板組成，由此形成一個中空的連續體模型箱；所述軟連接箱體的每一側面由兩對上下布置的萬向節裝置對及萬向節裝置間的彈簧墊板組成，所述萬向節裝置對包括兩個可轉動萬向節和連接在兩個對可轉動萬向節之間的鋼梁組成，所述的兩個可轉動萬向節包括一個可轉動萬向節固定端和一個可轉動萬向節滑動端。
2.根據權利要求1所述的用于多臺陣振動臺試驗實現地震動輸入可控連續體模型箱，其特征在于:所述可轉動萬向節固定端由底支座、上部構件及連接底支座和上部構件的兩道平面推力軸承組成，底支座可選用U型板，上部構件是由下部螺栓和焊接其上的立柱組成，立柱上留有螺孔，以便銷釘連接鋼梁；所述可轉動萬向節滑動端由底支座、上部構件及連接底支座和上部構件的兩道平面推力軸承組成，底支座可選用U型板，上部構件是由下部螺栓和焊接其上U型支架組成，U型支架焊接在下部螺栓上，另外兩側面上留有螺孔，以便滑動軸承連接鋼梁；鋼梁一端通過銷釘和萬向節固定端上部構件相連，保證鋼梁能在豎向非一致地震激勵時繞萬向節轉動；另一端通過一對可滑動軸承和萬向節滑動端上部構件相連，保證此端連接裝置在橫向水平非一致地震激勵時能沿鋼梁水平滑動；萬向節裝置對通過與可轉動萬向節固定端、可轉動滑動端焊接的豎柱和振動臺連接，保證兩臺振動臺中間部分所用重量傳遞到振動臺上。
3.根據權利要求1所述的用于多臺陣振動臺試驗實現地震動輸入可控連續體模型箱，其特征在于:所述軟連接箱體的底板是由鋪設在兩側面下部的兩鋼梁之間的彈簧墊板組成，側面底面的彈簧墊板與鋼梁和剛性模型箱連接，所述彈簧墊板上下面由縱橫布置的彈簧組成，之間布置豎向彈簧；上下面的縱向彈簧采用拉伸彈簧，保證軟連接箱體在橫向地震動作用下橫向運動時縱向拉伸；上下面的橫向彈簧及其間的豎向彈簧采用壓縮彈簧，不僅起著固定縱向彈簧的作用，同時起著承受壓力的作用，滿足承載力要求且保證土體不下凸；軟連接箱體底面彈簧墊板與剛性箱的底板設置在同一水平面處，底板能隨端部模型箱底部鋼板的的運動而運動 。
全文摘要
用于多臺陣振動臺試驗實現地震動輸入可控連續體模型箱，屬于地震模擬設備技術領域。本發明由剛性箱和軟連接箱體相間連接組成；剛性箱由剛性材料制作而成，剛性箱由角鋼焊接而成鋼框架，端部剛性箱由三個側面和底板組成，中間剛性箱由兩個側面組成，軟連接箱體由正立面、背立面和底板組成，形成中空連續體模型箱；軟連接箱體的每一側面由兩對上下布置的萬向節裝置對及萬向節裝置間的彈簧墊板組；萬向節裝置對包括兩個可轉動萬向節和連接在兩個對可轉動萬向節間的鋼梁；兩個可轉動萬向節包括一個可轉動萬向節固定端和一個可轉動萬向節滑動端。本發明中軟連接箱體豎向承載能力大，支承傳遞土體及結構荷載，保證連續體模型箱整體性和底面運動一致性。
文檔編號G01M7/06GK103226055SQ201310086460
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者杜修力, 韓俊艷, 李立云, 侯本偉, 路德春, 王成波 申請人:北京工業大學