專利名稱：懸掛式多維輸入水平多向剪切模型箱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于地下結(jié)構(gòu)振動臺試驗的懸掛式層狀多向剪切模型箱裝置。
背景技術(shù)：
在實際的結(jié)構(gòu)-地基動力相互作用的情況下，地基是沒有邊界的，但在振動臺試驗中，只能用有限尺寸的模型箱來裝模型土。這樣，由于土和箱體界面上的波動反射以及土-模型箱體系與實際地基振動形態(tài)的差異給試驗結(jié)果帶來一定的誤差，即“模型箱效應(yīng)”。為了消除模型箱效應(yīng)，將模型箱設(shè)計成單向或雙向?qū)訝罴羟心Ｐ拖洌鼓Ｐ拖湓诘卣鹱饔孟履軌蜻M行層狀剪切變形，雙向?qū)訝罴羟心Ｐ拖湓谳斎肓硪环较虻牡卣饎訒r，必須重新安裝滑槽內(nèi)滾珠。這兩種模型箱都不能同時輸入多維地震動，更難以滿足振動臺陣復(fù)雜地震動輸入的需求。柔性模型箱雖然能滿足多維地震動輸入的要求，但不能控制側(cè)向剛度，試驗中土體拱效應(yīng)明顯。發(fā)明專利《用于地下結(jié)構(gòu)振動臺試驗的懸掛式層狀多向剪切模型裝置》(ZL201020136580.4)公開了一種多層的柔性模型實驗箱，既消除了“模型箱效應(yīng)”，又可實現(xiàn)模型箱內(nèi)模型土水平方向剪切。但該裝置不能消除豎向地震激勵對模型箱-模型土體系豎向振動特性的影響，也不能克服模型箱的豎向慣性作用；并且，該裝置中的懸掛支架剛性不足，仍然對實驗造成一些誤差。而對于現(xiàn)有的的模型箱，在輸入豎向地震激勵時候，不能有效消除豎向地震激勵對模型箱-模型土體系豎向振動特性的影響和模型箱的豎向慣性作用，對模型土振動特性的影響很大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種提高懸掛支架剛性強度并利用隔振支座消除對模型土垂直方向影響的懸掛式多維輸入水平多向剪切模型箱裝置，以克服上述現(xiàn)有實驗箱的不足。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是設(shè)計一種懸掛式多維輸入水平多向剪切模型箱裝置，由剛性懸掛支架、剛性底板、模型箱體組成，所述模型箱體由十層以上的層面結(jié)構(gòu)及梁架組成，層面結(jié)構(gòu)為剛性且輕質(zhì)，其平面形狀為任意且相同，各層面結(jié)構(gòu)垂直等間距平行排列，由膜或者索串接，且膜或者索懸掛于剛性梁架上，該剛性梁架架設(shè)在所述剛性懸掛支架上；所述剛性底板與所述剛性懸掛支架固定連接且與振動臺面連接在一起；所述梁架通過均勻布置的三只以上的萬向腳輪或萬向節(jié)架在所述懸掛支架上；所述剛性懸掛支架為剛性圍墻，其頂部與所述萬向腳輪或萬向節(jié)的連接處設(shè)置豎向隔振支座和高度調(diào)節(jié)機構(gòu)。所述層面結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)的鋁合金框架或者薄壁型鋼框架。其中鋁合金框架可以為中空鋁合金封閉圓環(huán)。這種中空鋁合金封閉圓環(huán)如果用膜來連接的話，可以采用沿中空鋁合金封閉圓環(huán)均勻布置的六條以上的PVC膜帶的形式；如果用索來連接的話，可以采用沿中空鋁合金封閉圓環(huán)均勻布置的六條以上的鋼索。[0006]所述懸掛支架為環(huán)形圍墻結(jié)構(gòu)，所述高度調(diào)節(jié)機構(gòu)為設(shè)置在懸掛支架頂端的高度可調(diào)節(jié)螺栓。本實用新型具有以下有益效果及優(yōu)點與現(xiàn)有的抗震模型實驗箱比，本實用新型中的懸掛支架為穩(wěn)固的剛性墻，并且采用豎向隔振支座和萬向輪，不僅極大限度地消除了模型箱體在各個方向的慣性作用，而且大大削弱了豎向地震激勵對模型箱-模型土體系豎向振動特性的影響，可以測試垂直方向的振動情況，實現(xiàn)了三維方向的振動測試模型箱。本實用新型中的模型箱能使其內(nèi)的模型土體基本不受模型箱的影響，使得試驗?zāi)Ｐ腕w系頻率所受外界的影響得到改善，使測得的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

圖1至圖3為懸掛式多維輸入水平多向剪切模型箱裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，此實施例可用于多維地震輸入，其中圖1為實施例中模型箱裝置俯視圖；圖2為實施例中模型箱裝置正視圖；圖3為實施例中模型箱裝置的懸掛支架與實驗箱連接部位的示意圖；圖中，1、鋼梁2、腳輪3、豎向隔振支座4、高度可調(diào)節(jié)螺栓5剛性圍墻6、中空封閉鋁合金框架7、剛性底板8、柔性索或膜帶9、鋼墊板
具體實施方式
以下結(jié)合附圖通過實施例進一步說明本實用新型。本實施例中的實驗箱采用由圓環(huán)形的中空鋁合金封閉框架6構(gòu)成的層面結(jié)構(gòu)。如圖1所示，鋁合金框直徑4. 2米，裝置總高2. 3米，適用于多維地震同時輸入，模型箱體由十九層中空鋁合金封閉框架6組成，各層中空鋁合金封閉框架6通過十二條柔性索或膜帶8至下而上連接而成，如圖2所示。模型箱外圍設(shè)置與剛性底板固定連接的剛性圍墻5，剛性圍墻5采用型鋼焊接而成，其頂部設(shè)置鋼墊板9 (如圖3)，并放置豎向隔振支座3，在鋼墊板9與豎向隔振支座3之間設(shè)置高度可調(diào)節(jié)螺栓4，本實施例中每四個高度可調(diào)節(jié)螺栓4作為一組，共六組，均勻分布在梁架下，同時六個豎向隔振支座3放置在每組高度可調(diào)節(jié)螺栓4上面，在每個豎向隔振支座3上面分別放置腳輪2，在腳輪2上面放置鋼梁1，并與鋼梁1固定，鋼梁1為環(huán)形，作為懸掛模型箱的梁架。制作模型箱時，應(yīng)使各層鋁合金封閉框架6水平，并通過高度可調(diào)節(jié)螺栓5確保六個腳輪2處在同一水平面上。在進行振動臺試驗時，剛性底板7固定在振動臺上，地震動可以沿模型箱的任意方向輸入。
權(quán)利要求1.懸掛式多維輸入水平多向剪切模型箱裝置，由剛性懸掛支架、剛性底板、模型箱體組成，所述模型箱體由十層以上的層面結(jié)構(gòu)及梁架組成，層面結(jié)構(gòu)為剛性且輕質(zhì)，其平面形狀為任意且相同，各層面結(jié)構(gòu)垂直等間距平行排列，由膜或者索串接，且膜或者索懸掛于剛性梁架上，該剛性梁架架設(shè)在所述剛性懸掛支架上；其特征在于所述剛性底板與所述剛性懸掛支架固定連接且與振動臺面連接在一起；所述梁架通過均勻布置的三只以上的萬向腳輪或萬向節(jié)架在所述懸掛支架上；所述剛性懸掛支架為剛性圍墻，其頂部與所述萬向腳輪或萬向節(jié)的連接處設(shè)置豎向隔振支座和高度調(diào)節(jié)機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的懸掛式多維輸入水平多向剪切模型箱裝置，其特征在于所述層面結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)的鋁合金框架或者薄壁型鋼框架。
3.如權(quán)利要求2所述的懸掛式多維輸入水平多向剪切模型箱裝置，其特征在于所述鋁合金框架為中空鋁合金封閉圓環(huán)。
4.如權(quán)利要求3所述的懸掛式多維輸入水平多向剪切模型箱裝置，其特征在于所述膜為沿中空鋁合金封閉圓環(huán)均勻布置的六條以上的PVC膜帶。
5.如權(quán)利要求3所述的懸掛式多維輸入水平多向剪切模型箱裝置，其特征在于所述索為沿中空鋁合金封閉圓環(huán)均勻布置的六條以上的鋼索。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的懸掛式多維輸入水平多向剪切模型箱裝置，其特征在于所述懸掛支架為環(huán)形圍墻結(jié)構(gòu)，所述高度調(diào)節(jié)機構(gòu)為設(shè)置在懸掛支架頂端的高度可調(diào)節(jié)螺栓。
專利摘要懸掛式多維輸入水平多向剪切模型箱裝置屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型由剛性懸掛支架、剛性底板和頂部由懸掛支架吊起且懸于剛性底板上的模型箱體組成，所述模型箱體由十層以上的層面結(jié)構(gòu)及梁架組成，層面結(jié)構(gòu)為剛性且輕質(zhì)，其平面形狀為任意且相同，各層面結(jié)構(gòu)垂直等間距平行排列，由膜或者索串接，且膜或者索懸掛于剛性梁架上；剛性底板與剛性懸掛支架固定連接且與振動臺面連接在一起；所述梁架通過萬向腳輪或萬向節(jié)架設(shè)在所述懸掛支架上；所述懸掛支架為剛性圍墻，且與剛性底板固定連接，其頂部設(shè)置豎向隔振支座和高度調(diào)節(jié)機構(gòu)。本實用新型減小了模型箱對模型土的干擾，而且可以測試垂直方向的振動情況，實現(xiàn)了三維方向的振動測試模型箱。
文檔編號E02D33/00GK202324015SQ20112044032
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者李霞, 杜修力 申請人:北京工業(yè)大學(xué)